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JP2006284520A - System for monitoring encoder and encoder - Google Patents

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JP2006284520A
JP2006284520A JP2005108207A JP2005108207A JP2006284520A JP 2006284520 A JP2006284520 A JP 2006284520A JP 2005108207 A JP2005108207 A JP 2005108207A JP 2005108207 A JP2005108207 A JP 2005108207A JP 2006284520 A JP2006284520 A JP 2006284520A
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JP
Japan
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light
encoder
warning
pattern
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005108207A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Imai
亨 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Sendai Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Sendai Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp, Sendai Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prompt replacement of an encoder, prior to resulting in incapable measurement by predicting abnormality due to degradation of the encoder. <P>SOLUTION: The encoder 50 includes a measuring section 10 having a light-emitting device 2, a rotating disk 1 with a pattern composed of a light-transmitting section and a light-shielding section, and a light-receiving device 3 for receiving light from the light-emitting device 2 via the rotary disk 1; and is configured so as to output a light-receiving signal, in response to the movement position of the rotating disk 1. The encoder 50 includes a time series monitoring circuit 63 for calculating the moving-average value of light-receiving signals, a current monitor circuit 61 for monitoring whether the moving average value becomes lower than the determination value that has been set for the signal level of the light-receiving signal output, when the measuring section 10 results in incapable of measurement, by lowering the light-receiving intensity of the light-receiving device 3, and a replacement alarm generating circuit 66 for providing a notice, when the average value becomes lower than the determination value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンコーダおよびエンコーダ監視システムに関する。   The present invention relates to an encoder and an encoder monitoring system.

モータによって被駆動体を駆動する駆動装置は、従来から様々な分野の電子機器や産業用ロボット等の制御に広く用いられており、例えば産業用ロボットにおいては、そのアームを屈伸動、旋回動させるために適用され、また、カメラなどの光学機器においても、モータによって駆動される撮影レンズを合焦位置に移動・停止させる自動焦点調節装置に適用されている。このような駆動装置には、制御に必要なロボットのアームやレンズの移動量、移動速度といったものを検出するための位置センサとしてロータリエンコーダが良く使われている。   A driving device that drives a driven body by a motor has been widely used for controlling electronic devices and industrial robots in various fields. For example, in an industrial robot, the arm is bent and extended and swiveled. In an optical apparatus such as a camera, the present invention is also applied to an automatic focus adjustment device that moves and stops a photographing lens driven by a motor to an in-focus position. In such a drive device, a rotary encoder is often used as a position sensor for detecting a movement amount and a movement speed of a robot arm and a lens necessary for control.

ロータリエンコーダは、モータ等のアクチュエータの回転軸に固定されてその回転位置を検出する装置で、光学式および磁気式があり、このうち光学式のロータリエンコーダは、例えば特許文献1にも記載されているように、微小なスリットが等間隔に形成されてモータに取り付けられた回転ディスクを使用するものである。回転ディスクを挟んで一方には光源としての発光素子(LED)が、他方には発光素子と対向するように受光素子(フォトダイオード)が配置されており、発光素子から発光された光は受光素子によって受光され、受光した光の光量に応じた出力レベルのアナログ信号を出力可能になっている。このように構成された光学式のロータリエンコーダでは、モータの回転とともに回転ディスクが回転すると、発光素子から回転ディスクのスリットを通って受光素子へ達する光が周期的に遮断され、この光の変化を受光素子により検出することによって変位を検知することができるようになっている。このとき受光素子からは例えば90度の位相差を持つ2つの擬似正弦波が出力され、増幅回路により増幅された後、2つの擬似正弦波はA/D変換回路内のコンパレータによって高電圧状態(ハイレベル)と低電圧状態(ローレベル)の2つの状態をとるデジタル信号(パルス信号)に変換されて出力される。このパルス信号は計測機器などの計数回路に入力され、モータの位置情報が算出されるようになっている。
特開2000−234942号公報
A rotary encoder is a device that is fixed to a rotating shaft of an actuator such as a motor and detects its rotational position. There are optical and magnetic types, and an optical rotary encoder is also described in Patent Document 1, for example. As shown, a rotating disk having minute slits formed at equal intervals and attached to a motor is used. A light emitting element (LED) as a light source is disposed on one side of the rotating disk, and a light receiving element (photodiode) is disposed on the other side so as to face the light emitting element, and light emitted from the light emitting element is received by the light receiving element. Thus, an analog signal having an output level corresponding to the amount of received light can be output. In the optical rotary encoder configured as described above, when the rotating disk rotates with the rotation of the motor, the light reaching the light receiving element from the light emitting element through the slit of the rotating disk is periodically blocked, and the change of this light is detected. The displacement can be detected by detecting with the light receiving element. At this time, for example, two pseudo sine waves having a phase difference of 90 degrees are output from the light receiving element, and after being amplified by the amplifier circuit, the two pseudo sine waves are in a high voltage state (by a comparator in the A / D conversion circuit). It is converted into a digital signal (pulse signal) that takes two states, a high voltage level and a low voltage level (low level). This pulse signal is input to a counting circuit such as a measuring instrument so that motor position information is calculated.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-234942

ところで、上記のような光学式のエンコーダでは、発光素子や受光素子が経年劣化を起こすと、例えば発光素子から照射される光の光量が低下すると、これにともなって測定対象物の変位の測定精度が悪化するが、従来のエンコーダにおいては、ある程度劣化が進んで測定精度の信頼性が喪失した時点で、あるいは測定対象物の位置情報が検出不可能になるまで、エンコーダを使用し続けていた。そして、このようなエンコーダによる検出が不可能等になった時点でエンコーダの交換を促すアラームを出力し、その上でエンコーダを装備する駆動装置を一々停止させていた。発光素子や受光素子が経年劣化には、それが起きるまでの期間に個々にばらつきがあるため、駆動装置がいつ停止するかといった予測が不可能であることが多く、エンコーダの交換作業が煩雑になり非効率になり易いといった課題があった。   By the way, in the optical encoder as described above, when the light emitting element or the light receiving element deteriorates over time, for example, when the amount of light emitted from the light emitting element decreases, the measurement accuracy of the displacement of the measurement object is accordingly accompanied. However, in the conventional encoder, the encoder has been used at the time when the deterioration has progressed to some extent and the reliability of the measurement accuracy is lost, or until the position information of the measurement object cannot be detected. Then, when such detection by the encoder becomes impossible, an alarm for prompting replacement of the encoder is output, and then the drive device equipped with the encoder is stopped one by one. When light-emitting elements and light-receiving elements deteriorate over time, there are variations in the period until they occur, so it is often impossible to predict when the drive will stop, making it difficult to replace encoders. There is a problem that it tends to be inefficient.

以上のような課題に鑑みて、本発明では、エンコーダの劣化による異常を予測することのできるエンコーダおよびエンコーダ監視システムを提供することを目的とする。   In view of the problems as described above, an object of the present invention is to provide an encoder and an encoder monitoring system that can predict an abnormality due to deterioration of the encoder.

前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダは、光源と、光透過部および遮光部からなるパターンと、光源からの光をパターンを介して受光し、パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部と、受光部の受光強度が低下してパターンの移動が測定不能になる信号レベルよりも高い値に設定された判定値よりも信号レベルが低下したか否かを監視する監視手段と、信号が判定値よりも低下した場合に警告を行う警告手段とを有する。   In order to solve the above problems, an encoder according to the present invention receives a light source, a pattern composed of a light transmission part and a light shielding part, and light from the light source through the pattern, and outputs a signal corresponding to the movement position of the pattern. And a monitoring means for monitoring whether or not the signal level is lower than a determination value set to a value higher than the signal level at which the received light intensity of the light receiving unit decreases and the movement of the pattern becomes unmeasurable Warning means for giving a warning when the signal falls below the determination value.

また、上記構成のエンコーダにおいて、エンコーダは、警告が出されているエンコーダが交換される定期点検の間隔を登録する登録手段を有し、判定値は、警告手段により警告が行われてから測定不能になる信号レベルに低下するまでの期間が、定期点検の間隔と同じか又は長くなるレベルに設定されているのが好ましい。   Further, in the encoder having the above configuration, the encoder has a registration means for registering a periodic inspection interval at which the encoder for which the warning has been issued is replaced, and the determination value cannot be measured after the warning is given by the warning means. It is preferable that the period until the signal level is reduced to be equal to or longer than the periodic inspection interval is set.

さらに、上記構成のエンコーダにおいて、信号の移動平均値を演算する演算手段を有し、監視手段が、移動平均値が判定値よりも低下したか否かを監視するのが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the encoder having the above-described configuration has a calculating means for calculating a moving average value of the signal, and the monitoring means monitors whether or not the moving average value is lower than the determination value.

また、前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダは、光源と、光透過部および遮光部からなるパターンと、光源からの光をパターンを介して受光し、パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部と、受光部で受光する光量が一定になるように光源に流れる電流値を変化させる光源制御装置と、光源に流す電流値が、光源の光量がパターンの移動が測定不能になる光量になる電流値よりも小さい電流値に設定された判定値以上に上昇したしたか否かを監視する監視手段と、光源に流す電流値が判定値以上になった場合に警告を行う警告手段とを有する。   In order to solve the above problems, an encoder according to the present invention receives a light source, a pattern including a light transmission part and a light shielding part, and light from the light source through the pattern, and a signal corresponding to the movement position of the pattern. A light receiving unit that outputs a light source, a light source control device that changes the current value flowing through the light source so that the amount of light received by the light receiving unit is constant, and the current value that flows through the light source makes it impossible to measure the light amount of the light source when the pattern moves Monitoring means that monitors whether the current value that is smaller than the current value that results in a light quantity that is higher than the judgment value set, and a warning that warns when the current value flowing through the light source exceeds the judgment value Means.

また、上記構成のエンコーダにおいて、エンコーダは、警告が出されているエンコーダが交換される定期点検の間隔を登録する登録手段を有し、判定値は、警告手段により警告が行われてから測定不能になる電流値に上昇するまでの期間が、定期点検の間隔と同じか又は長くなる電流値に設定されているのが好ましい。   Further, in the encoder having the above configuration, the encoder has a registration means for registering a periodic inspection interval at which the encoder for which the warning has been issued is replaced, and the determination value cannot be measured after the warning is given by the warning means. It is preferable that the period until the current value rises to be equal to or longer than the periodic inspection interval is set.

また、前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダ監視システムは、光源と、光透過部および遮光部からなるパターンと、光源からの光をパターンを介して受光し、パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部とを有するエンコーダと、エンコーダからの信号に基いて信号の移動平均値を演算する演算手段と、受光部の受光強度が低下してパターンの移動が測定不能になる信号レベルよりも高い値に設定された判定値よりも信号レベルが低下したか否かを監視する監視手段と、移動平均値が判定値よりも低下した場合に警告を出力する警告手段とを有する。   In order to solve the above problems, an encoder monitoring system according to the present invention receives a light source, a pattern composed of a light transmission part and a light shielding part, and light from the light source through the pattern, and responds to the movement position of the pattern. An encoder having a light receiving unit that outputs a received signal, a calculation means for calculating a moving average value of the signal based on the signal from the encoder, and a signal that makes it impossible to measure the movement of the pattern due to a decrease in the light receiving intensity of the light receiving unit Monitoring means for monitoring whether or not the signal level is lower than a determination value set to a value higher than the level; and warning means for outputting a warning when the moving average value is lower than the determination value.

本発明に関するエンコーダおよびエンコーダ監視システムによれば、エンコーダの劣化による異常を予測することが可能である。   According to the encoder and the encoder monitoring system according to the present invention, it is possible to predict an abnormality due to deterioration of the encoder.

以下、本発明の好ましい実施の形態について図1から図4を参照して説明する。図1に本発明に係るエンコーダ50およびエンコーダ50を装備したモータ(ACサーボモータ)を駆動制御するコントローラ100を示している。このエンコーダ50は、発光素子2等からなる光学式のエンコーダ50を用いてエンコーダ50を装備した図示しないモータの回転位置を検出するものであり、測定部10およびデータ処理部5とに大別される。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an encoder 50 according to the present invention and a controller 100 that drives and controls a motor (AC servo motor) equipped with the encoder 50. The encoder 50 detects the rotational position of a motor (not shown) equipped with the encoder 50 using an optical encoder 50 composed of the light emitting element 2 and the like, and is roughly divided into a measuring unit 10 and a data processing unit 5. The

測定部10は、モータの変位を検出するための疑似正弦波信号を生成する。一方、データ処理部5は、測定部10で生成された擬似正弦波信号を用いてモータの回転位置を検出するとともに、擬似正弦波信号の異常の有無を判断する。また、外部装置としての外部コントローラ100はエンコーダ50と半二重シリアル通信可能であり、エンコーダ50からの変位検出値および信号の異常の有無は、データ処理部5から外部のコントローラ100に向けて送信可能である。このコントローラ100は、エンコーダ50によるモータの変位検出値に応じてモータを駆動制御し、エンコーダ50により擬似正弦波信号の異常が判断された場合には所定の措置をとる。   The measurement unit 10 generates a pseudo sine wave signal for detecting the displacement of the motor. On the other hand, the data processing unit 5 detects the rotational position of the motor using the pseudo sine wave signal generated by the measurement unit 10 and determines whether the pseudo sine wave signal is abnormal. Further, the external controller 100 as an external device is capable of half-duplex serial communication with the encoder 50, and the displacement detection value from the encoder 50 and the presence or absence of signal abnormality are transmitted from the data processing unit 5 to the external controller 100. Is possible. The controller 100 drives and controls the motor according to the detected value of the motor displacement by the encoder 50, and takes a predetermined measure when the encoder 50 determines that the pseudo sine wave signal is abnormal.

測定部10は、LEDなどの発光素子2(光源)、回転ディスク1(スケール)、シリコンフォトダイオードなどの受光素子3、増幅回路4およびアラーム回路6を有して構成される。回転ディスク1にはその周方向に複数のスリット(パターン)が所定の間隔で形成されており、回転ディスク1の中心は、変位を計測する対象である図示しないモータの回転軸に固定されている。   The measurement unit 10 includes a light emitting element 2 (light source) such as an LED, a rotating disk 1 (scale), a light receiving element 3 such as a silicon photodiode, an amplifier circuit 4 and an alarm circuit 6. A plurality of slits (patterns) are formed in the circumferential direction of the rotating disk 1 at predetermined intervals, and the center of the rotating disk 1 is fixed to a rotating shaft of a motor (not shown) that is a target for measuring displacement. .

また、発光素子2および受光素子3は、両者間に設けられる回転ディスク1を挟んで対向するようにそれぞれ配設される。発光素子2から射出した光は、図示しない照明光学系によって回転ディスク1に照射され、回転ディスク1のスリットを透過した光が受光素子3で検出される。受光素子3は、受光した光の強さに応じて検出信号を出力する。   Further, the light emitting element 2 and the light receiving element 3 are respectively disposed so as to face each other with the rotating disk 1 provided therebetween. The light emitted from the light emitting element 2 is irradiated to the rotating disk 1 by an illumination optical system (not shown), and the light transmitted through the slit of the rotating disk 1 is detected by the light receiving element 3. The light receiving element 3 outputs a detection signal according to the intensity of the received light.

アラーム回路6はその内部に電流モニタ回路61を有しており、後述するように、受光素子3からの出力信号(発光素子2からの光量)を監視することで、発光素子2の経年劣化が発生しても、受光素子3からの出力信号の低下を小さく抑えるために、発光素子2に向けて流す電流を調節するものである。   The alarm circuit 6 has a current monitor circuit 61 therein, and, as will be described later, by monitoring the output signal from the light receiving element 3 (the amount of light from the light emitting element 2), the deterioration of the light emitting element 2 over time is prevented. Even if it occurs, the current flowing toward the light emitting element 2 is adjusted in order to suppress a decrease in the output signal from the light receiving element 3.

データ処理部5においては、アブソリュートパターンまたはインクリメンタルパターンのA相、B相アナログ信号変換後のデジタルデータに基いてモータの変位(回転位置)が算出され、算出されたデータは位置データとして半二重シリアル通信により外部のコントローラ100に向けて送信される。コントローラ100においては、算出されたモータの回転位置に基いてモータにより駆動されるアクチュエータ等の位置変位が算出され、アクチュエータ等が所望の位置に変位するようにモータの制御が行われる。   In the data processing unit 5, the displacement (rotational position) of the motor is calculated based on the digital data after the A-phase and B-phase analog signal conversion of the absolute pattern or incremental pattern, and the calculated data is half-duplex as position data. The data is transmitted to the external controller 100 by serial communication. In the controller 100, position displacement of an actuator or the like driven by the motor is calculated based on the calculated rotation position of the motor, and the motor is controlled so that the actuator or the like is displaced to a desired position.

ここで、図2を追加参照して、本発明に係るエンコーダ50の発光素子2に流す電流をモニタして調節し、発光素子2の経年劣化を検出してこれを警告として報知するアラーム回路6について説明する。   Here, with reference to FIG. 2, an alarm circuit 6 that monitors and adjusts the current flowing through the light emitting element 2 of the encoder 50 according to the present invention, detects the aging deterioration of the light emitting element 2 and notifies this as a warning. Will be described.

このアラーム回路6は、電流モニタ回路61、第1のコンパレータ62、時系列モニタ回路63、第2のコンパレータ64、アラーム発生回路65および交換アラーム発生回路66を有して構成される。   The alarm circuit 6 includes a current monitor circuit 61, a first comparator 62, a time series monitor circuit 63, a second comparator 64, an alarm generation circuit 65, and a replacement alarm generation circuit 66.

電流モニタ回路61は、発光素子2に流れる電流を常時モニタして、発光素子2に発生する経年劣化による受光素子3からの出力の低下をキャンセルするように発光素子2に流れる電流を制御するものである。具体的には、受光素子3の複数の検出素子から互いに位相が90度ズレた状態で出力される出力信号(A相信号およびB相信号)を増幅した増幅信号に応じて発光素子2に流れる電流を制御することで、受光素子3が受光する光量の大きさが低下しないように制御する(自動光量制御)ものである。   The current monitor circuit 61 constantly monitors the current flowing through the light emitting element 2 and controls the current flowing through the light emitting element 2 so as to cancel the decrease in the output from the light receiving element 3 due to the aging that occurs in the light emitting element 2. It is. Specifically, the light flows to the light emitting element 2 in accordance with an amplified signal obtained by amplifying output signals (A phase signal and B phase signal) output from the plurality of detection elements of the light receiving element 3 with the phases shifted from each other by 90 degrees. By controlling the current, control is performed so that the amount of light received by the light receiving element 3 does not decrease (automatic light control).

図3に電流モニタ回路61による発光素子2における電流値の制御の様子を示す。図3の横軸は時間で、縦軸は光源(発光素子2)に流れる電流値である。図3に示すように、時間経過とともに進行する発光素子2の劣化の影響をなくすように電流が制御されるため、発光素子2に流れる当該電流は時間とともに増加する。   FIG. 3 shows how the current monitor circuit 61 controls the current value in the light emitting element 2. The horizontal axis in FIG. 3 is time, and the vertical axis is the value of current flowing through the light source (light emitting element 2). As shown in FIG. 3, since the current is controlled so as to eliminate the influence of the deterioration of the light emitting element 2 that progresses with time, the current flowing through the light emitting element 2 increases with time.

図3のラインL2やラインL3は、発光素子2の劣化の進行が比較的遅い場合であり、電流値は緩やかに増加するように制御される。一方、初期には劣化の進行が遅いものの、ある時点から劣化が急激に進行する場合においては、ラインL1にて示すように、最初は電流値は緩やかに増加するが、点P以降において劣化の急激な進行とともに電流値の時間増加率は高くなる。   Lines L2 and L3 in FIG. 3 are cases where the progress of deterioration of the light emitting element 2 is relatively slow, and the current value is controlled to increase gradually. On the other hand, although the progress of the deterioration is slow at the initial stage, when the deterioration suddenly progresses from a certain point in time, the current value increases gradually as shown by the line L1, but after the point P, the deterioration continues. The time increase rate of the current value increases with rapid progress.

図3の閾値レベルTh1は、発光素子2の劣化を警告するアラームを発生させるために設定されており、その値はそれ以上電流値を上げても光量を一定にすることができず、エンコーダ50が測定不能になる状態やその測定精度に信頼性がなくなった状態での発光素子2の電流値である。アラーム回路6の第1のコンパレータ62(図4参照)は、発光素子2の電流値が閾値レベルTh1を超えるか否かを常に監視しており、この値が閾値レベルTh1を超えた場合にアラーム発生回路65にその旨を出力し、アラーム発生回路65が電流値が閾値レベルTh1を超えた旨の警告を発生させる。   The threshold level Th1 in FIG. 3 is set to generate an alarm for warning the deterioration of the light emitting element 2, and the value cannot be made constant even if the current value is increased further. Is the current value of the light-emitting element 2 in a state where measurement is impossible and in which the measurement accuracy is not reliable. The first comparator 62 (see FIG. 4) of the alarm circuit 6 constantly monitors whether or not the current value of the light emitting element 2 exceeds the threshold level Th1, and if this value exceeds the threshold level Th1, an alarm is generated. This is output to the generation circuit 65, and the alarm generation circuit 65 generates a warning that the current value has exceeded the threshold level Th1.

アラーム発生回路65により、このようなアラームが発せられた場合、警告情報は一旦データ処理部5に入力された後、シリアル通信によりコントローラ100に向けて送信され、コントローラ100によるモータの駆動制御は停止する。また、コントローラ100において所定の警告フラグが立てられるといった報知が行われ、これを認識した作業者がエンコーダ50を劣化していないものに交換することで、モータの駆動制御が再び可能となる。   When such an alarm is issued by the alarm generation circuit 65, the warning information is once input to the data processing unit 5 and then transmitted to the controller 100 by serial communication, and the motor drive control by the controller 100 is stopped. To do. Further, a notification that a predetermined warning flag is set is issued in the controller 100, and an operator who recognizes the notification replaces the encoder 50 with one that has not deteriorated, so that the drive control of the motor can be performed again.

ところで、図3のラインL1にて示すような劣化のパターンは、ある時点Pにおいて発光素子2の電流値が急激に上昇するため(上昇するように制御されるため)、電流値が閾値レベルTh1に達するのを事前に予測するのが難しい。一方、図3にラインL2やラインL3にて示すような劣化パターンのような場合においては、電流値がいずれ閾値レベルTh1に達するであろうことを予測するのが可能である。   Incidentally, the deterioration pattern as indicated by the line L1 in FIG. 3 is that the current value of the light-emitting element 2 suddenly increases (is controlled to increase) at a certain time point P, and therefore the current value is the threshold level Th1. It is difficult to predict in advance. On the other hand, in the case of the degradation pattern as shown by the line L2 or the line L3 in FIG. 3, it is possible to predict that the current value will eventually reach the threshold level Th1.

このため、本発明では、エンコーダ50による測定が不能になってコントローラ100によるモータの駆動制御が停止する閾値レベルTh1よりも低い電流値において閾値レベルTh2を新たに設定することで、エンコーダ50の測定不能が近づいていることを事前に予測して、エンコーダ50の停止前にエンコーダ50の交換を促すようにすることが可能である。   For this reason, in the present invention, measurement by the encoder 50 is performed by newly setting the threshold level Th2 at a current value lower than the threshold level Th1 at which measurement by the encoder 50 becomes impossible and motor drive control by the controller 100 stops. It is possible to predict in advance that the impossibility is approaching and to prompt the user to replace the encoder 50 before the encoder 50 stops.

また、閾値レベルTh2は任意に設定可能であるが、ラインL2で示すような劣化パターンの場合、閾値レベルTh2は、閾値レベルTh2に達してからエンコーダによる測定が不能になる閾値レベルTh1に達するまでの間に、性能が劣化した(警告が出ている)エンコーダを定期的にチェックして交換する定期点検を受けることができるレベルに設定することが好ましい。   Further, the threshold level Th2 can be arbitrarily set. However, in the case of the deterioration pattern as shown by the line L2, the threshold level Th2 reaches the threshold level Th1 after the threshold level Th2 is reached and the measurement by the encoder becomes impossible. In the meantime, it is preferable to set the encoder to a level at which it is possible to receive a periodic inspection for periodically checking and replacing an encoder whose performance has deteriorated (warning is issued).

この場合、アラーム回路6には、定期点検の期間(間隔)を登録するための入力装置67が接続されている。例えば閾値レベルTh2を、閾値レベルTh1に達するまでに2〜4週間程度掛かるレベルに設定することが好ましい。定期点検の期間を3週間とすると、ラインL2の傾きを計算し3週間で上昇する電流値を計算し、3週間で上昇する電流値を閾値レベルTh1から減算した電流値レベルが、閾値レベルTh2として設定される。閾値レベルTh2から閾値レベルTh1に達するまでの時間が、定期点検と同じか又はそれよりも長ければ、閾値レベルTh2に達して警告を発すると、その後3週間以内に定期点検が行われ、測定不能になる閾値レベルTh1に達する前にエンコーダを交換することが可能になる。   In this case, the alarm circuit 6 is connected to an input device 67 for registering a period (interval) of periodic inspection. For example, the threshold level Th2 is preferably set to a level that takes about 2 to 4 weeks to reach the threshold level Th1. Assuming that the period of the periodic inspection is 3 weeks, the current value level obtained by subtracting the current value increasing in 3 weeks from the threshold level Th1 after calculating the slope of the line L2 and increasing in 3 weeks is the threshold level Th2. Set as If the time to reach the threshold level Th1 from the threshold level Th2 is the same as or longer than the periodic inspection, the threshold level Th2 is reached and a warning is issued. Then, the periodic inspection is performed within 3 weeks, and measurement is impossible. It becomes possible to replace the encoder before reaching the threshold level Th1.

次に、発光素子2に流す電流値を一定にした場合の光量の変化を図4に示す。図4においても図3と同様に、エンコーダ50による測定が不能になる光量の閾値レベルTh1と、それよりも高い光量でエンコーダ50の測定不能が近づいていることを示す閾値レベルTh2を示している。   Next, FIG. 4 shows a change in the amount of light when the current value flowing through the light emitting element 2 is constant. Also in FIG. 4, similarly to FIG. 3, the threshold level Th <b> 1 of the light amount at which measurement by the encoder 50 is impossible and the threshold level Th <b> 2 indicating that the encoder 50 cannot measure at a higher light amount are approaching. .

図4におけるラインL4は光量の実データであり、回転ディスク1の回転位置によって受光する光量には強弱があるため、ラインL4の値は揺らぎながら時間経過とともに全体的に小さくなるように推移する。このような光量の挙動のため、光量が予測されるよりも早い時点で閾値レベルTh2に達するまで低下する場合がある。このような場合、光量の実データに基いて光量が閾値レベルTh2に達したか否かを判断すると、実データが初めて閾値レベルTh2を超えるまで低下する点Qの時点で、閾値レベルTh2に達したものと判断される。   The line L4 in FIG. 4 is actual light amount data, and the amount of light received varies depending on the rotational position of the rotary disk 1. Therefore, the value of the line L4 changes so as to decrease as time passes while fluctuating. Due to such a behavior of the light amount, the light amount may decrease until reaching the threshold level Th2 at an earlier time point than predicted. In such a case, when it is determined whether or not the light quantity has reached the threshold level Th2 based on the actual light quantity data, the threshold level Th2 is reached at the point Q when the actual data drops until it exceeds the threshold level Th2 for the first time. It is judged that

これを避けて光量が予測される時点で閾値レベルTh2に達するようにするため、本発明においては、電流モニタ回路61から出力される電流値(すなわち受光素子3が受光する光の光量)を、一旦アラーム回路6内の時系列モニタ回路63(図4参照)に入力させ、所定の時間(時系列モニタ回路63に予め設定しておく)に時系列モニタ回路63に入力される光量の移動平均をこの時系列モニタ回路63によって演算する。   In order to avoid this and reach the threshold level Th2 when the amount of light is predicted, in the present invention, the current value output from the current monitor circuit 61 (that is, the amount of light received by the light receiving element 3) is A moving average of the amount of light that is once input to the time series monitor circuit 63 (see FIG. 4) in the alarm circuit 6 and input to the time series monitor circuit 63 at a predetermined time (preset in the time series monitor circuit 63). Is calculated by the time series monitor circuit 63.

このようにして時系列モニタ回路63により演算された光量の移動平均を、図4におけるラインL5にて示す。図に示すようにラインL5は揺らぐことなく低下するように推移しており、このラインL5は点Qよりも遅い時間である点Rの時点において、閾値レベルTh2に達するまで低下する。   The moving average of the light amount calculated by the time series monitor circuit 63 in this way is indicated by a line L5 in FIG. As shown in the figure, the line L5 changes so as not to fluctuate, and this line L5 decreases until reaching the threshold level Th2 at the point R, which is a time later than the point Q.

アラーム回路6の第2のコンパレータ64(図2参照)は、受光素子3が受光する光量が閾値レベルTh2を下回ったか否かを常に監視しており、この値が閾値レベルTh2を下回った場合に交換アラーム発生回路66に閾値レベルTh2を達した旨を出力し、交換アラーム発生回路66がエンコーダ50の交換を促す警告を発生させる。   The second comparator 64 (see FIG. 2) of the alarm circuit 6 constantly monitors whether or not the amount of light received by the light receiving element 3 has fallen below the threshold level Th2, and when this value falls below the threshold level Th2. The fact that the threshold level Th2 has been reached is output to the replacement alarm generation circuit 66, and the replacement alarm generation circuit 66 generates a warning prompting the replacement of the encoder 50.

閾値レベルTh2は電流値の場合と同様に任意に設定可能であるが、閾値レベルTh2は、電流値の場合と同じように、エンコーダの測定が不能になる閾値レベルTh1に達するまでの間に、性能が劣化した(警告が出されている)エンコーダが定期点検を受けることができるレベルに設定することが好ましい。   The threshold level Th2 can be arbitrarily set as in the case of the current value. However, the threshold level Th2 is, as in the case of the current value, until reaching the threshold level Th1 at which the encoder cannot measure. It is preferable that the encoder whose performance is deteriorated (warning is issued) is set to a level at which periodic inspection can be performed.

交換アラーム発生回路66により、このようなアラームが発せられた場合、この警告情報は一旦データ処理部5に入力された後、シリアル通信によりコントローラ100に向けて送信され、コントローラ100において警告フラグが立てられ、エンコーダ50の交換を促す所定の報知が行われる。具体的な報知の方法として、コントローラ100を構成するパーソナルコンピュータのモニタ画面上に交換が必要なエンコーダ50が分かるように映し出す方法や、どのエンコーダ50が交換必要であるかが認識できるように当該パーソナルコンピュータから警告音を発する方法がある。そして、エンコーダのメンテナンスを行う作業者は、複数のエンコーダのうち上記のような方法で交換が報知されているエンコーダの交換を行って、エンコーダによる測定が再び可能になる。   When such an alarm is issued by the replacement alarm generation circuit 66, the warning information is once input to the data processing unit 5 and then transmitted to the controller 100 by serial communication, and a warning flag is set in the controller 100. Then, a predetermined notification that prompts replacement of the encoder 50 is performed. As a specific notification method, a method for displaying the encoder 50 that needs to be replaced on the monitor screen of a personal computer that constitutes the controller 100 so that the encoder 50 that needs to be replaced can be seen, and the personal computer so that it can recognize which encoder 50 needs to be replaced. There is a way to emit a warning sound from a computer. Then, the operator who performs the maintenance of the encoder replaces the encoder that has been informed of the replacement by the above method among the plurality of encoders, and the measurement by the encoder becomes possible again.

なお、これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施例においては、エンコーダの交換が必要となる原因を発光素子2の経年劣化であるとして、これを監視したものであったが、受光素子3の劣化を監視したり、発光素子2と受光素子3との間に配設されたレンズの汚染等を監視するものであってもよい。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the above embodiment, the cause of the necessity of replacement of the encoder is that the light emitting element 2 is deteriorated over time. This is monitored, but the deterioration of the light receiving element 3 is monitored. 2 and the light receiving element 3 may be monitored for contamination of the lens disposed between them.

また、電流モニタ回路61、時系列モニタ回路63等を構成するアラーム回路6をエンコーダ50ではなく、エンコーダ50とシリアル通信可能なコントローラ100内に設けてもよい。このように構成すれば、コントローラ100がデータ処理部5を介して送信される受光信号(受光素子3が受光する光量)が閾値レベルTh2を超えたか否かを常に監視し、光量が閾値レベルTh2に達したときにパーソナルコンピュータのモニタ画面上にエンコーダ50の交換を促す報知を行うことが可能である。すなわち、電流モニタ回路61等を含むアラーム回路6を必ずしもエンコーダ50アッセンブリ内に設ける必要はない。   Further, the alarm circuit 6 constituting the current monitor circuit 61, the time series monitor circuit 63 and the like may be provided in the controller 100 capable of serial communication with the encoder 50 instead of the encoder 50. With this configuration, the controller 100 always monitors whether or not the light reception signal (the amount of light received by the light receiving element 3) transmitted via the data processing unit 5 exceeds the threshold level Th2, and the amount of light is the threshold level Th2. Can be notified on the monitor screen of the personal computer when the encoder 50 is reached. That is, the alarm circuit 6 including the current monitor circuit 61 and the like is not necessarily provided in the encoder 50 assembly.

また、上記の実施例においては、いずれもモータ等のアクチュエータの回転量を検出可能であるロータリエンコーダを一例として説明したが、経年劣化による測定系の異常検出を光学式のリニアエンコーダに適用してもよい。   In the above embodiments, a rotary encoder capable of detecting the rotation amount of an actuator such as a motor has been described as an example. However, an abnormality in a measurement system due to deterioration over time is applied to an optical linear encoder. Also good.

本発明に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encoder which concerns on this invention. 上記エンコーダに設けられたアラーム回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the alarm circuit provided in the said encoder. 上記アラーム回路に設けられた電流モニタ回路により制御される発光素子に流れる電流値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electric current value which flows into the light emitting element controlled by the current monitor circuit provided in the said alarm circuit. 受光素子から出力される受光信号の大きさ、すなわち、光量の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the magnitude | size of the light reception signal output from a light receiving element, ie, light quantity.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転ディスク(パターン)
2 発光素子(光源)
3 受光素子(受光部)
4 増幅回路
5 データ処理部
5a A/Dコンバータ(信号変換手段)
6 アラーム回路
10 測定部
50 エンコーダ
61 電流モニタ回路(光源制御装置)
62 第1のコンパレータ
63 時系列モニタ回路(演算手段)
64 第2のコンパレータ(監視手段)
65 アラーム発生回路
66 交換アラーム発生回路(警告手段)
67 入力装置(登録手段)
100 コントローラ
Th1 閾値レベル(アラーム発生)
Th2 閾値レベル(交換アラーム発生)
1 Rotating disc (pattern)
2 Light emitting element (light source)
3 Light receiving element (light receiving part)
4 Amplifying circuit 5 Data processing unit 5a A / D converter (signal converting means)
6 Alarm circuit 10 Measuring unit 50 Encoder 61 Current monitor circuit (light source control device)
62 1st comparator 63 Time series monitor circuit (calculation means)
64 Second comparator (monitoring means)
65 Alarm generation circuit 66 Replacement alarm generation circuit (warning means)
67 Input device (registration means)
100 Controller Th1 Threshold level (alarm generated)
Th2 threshold level (exchange alarm occurred)

Claims (6)

光源と、
光透過部および遮光部からなるパターンと、
前記光源からの光を前記パターンを介して受光し、前記パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部の受光強度が低下して前記パターンの移動が測定不能になる信号レベルよりも高い値に設定された判定値よりも信号レベルが低下したか否かを監視する監視手段と、
前記信号が前記判定値よりも低下した場合に警告を行う警告手段とを有することを特徴とするエンコーダ。
A light source;
A pattern composed of a light transmitting portion and a light shielding portion;
A light receiving unit that receives light from the light source through the pattern and outputs a signal according to a movement position of the pattern;
Monitoring means for monitoring whether or not the signal level is lower than a determination value set to a value higher than a signal level at which the received light intensity of the light receiving unit decreases and the movement of the pattern becomes unmeasurable;
An encoder comprising warning means for giving a warning when the signal falls below the determination value.
前記エンコーダは、前記警告が出されているエンコーダが交換される定期点検の間隔を登録する登録手段を有し、
前記判定値は、前記警告手段により警告が行われてから前記測定不能になる信号レベルに低下するまでの期間が、前記定期点検の間隔と同じか又は長くなるレベルに設定されていることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。
The encoder has a registration means for registering an interval of a periodic inspection in which the encoder for which the warning has been issued is replaced;
The determination value is set to a level in which a period from when a warning is given by the warning means until the signal level is lowered to the signal level at which measurement is impossible is equal to or longer than the interval of the regular inspection. The encoder according to claim 1.
前記信号の移動平均値を演算する演算手段を有し、
前記監視手段が、前記移動平均値が前記判定値よりも低下したか否かを監視することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンコーダ。
Computation means for computing a moving average value of the signal,
The encoder according to claim 1, wherein the monitoring unit monitors whether or not the moving average value has decreased below the determination value.
光源と、
光透過部および遮光部からなるパターンと、
前記光源からの光を前記パターンを介して受光し、前記パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部で受光する光量が一定になるように前記光源に流れる電流値を変化させる光源制御装置と、
前記光源に流す電流値が、前記光源の光量が前記パターンの移動が測定不能になる光量になる電流値よりも小さい電流値に設定された判定値以上に上昇したしたか否かを監視する監視手段と、
前記光源に流す電流値が前記判定値以上になった場合に警告を行う警告手段とを有することを特徴とするエンコーダ。
A light source;
A pattern composed of a light transmitting portion and a light shielding portion;
A light receiving unit that receives light from the light source through the pattern and outputs a signal according to a movement position of the pattern;
A light source control device that changes a current value flowing through the light source so that the amount of light received by the light receiving unit is constant;
Monitoring that monitors whether the value of the current flowing through the light source has risen above a determination value set to a current value smaller than the current value at which the amount of light of the light source becomes a light amount at which movement of the pattern cannot be measured Means,
An encoder comprising warning means for giving a warning when a current value flowing through the light source becomes equal to or greater than the determination value.
前記エンコーダは、前記警告が出されているエンコーダが交換される定期点検の間隔を登録する登録手段を有し、
前記判定値は、前記警告手段により警告が行われてから前記測定不能になる電流値に上昇するまでの期間が、前記定期点検の間隔と同じか又は長くなる電流値に設定されていることを特徴とする請求項4に記載のエンコーダ。
The encoder has a registration means for registering an interval of a periodic inspection in which the encoder for which the warning has been issued is replaced;
The determination value is set to a current value in which a period from when a warning is given by the warning means to when the current value becomes unmeasurable is set to be equal to or longer than the periodic inspection interval. The encoder according to claim 4, characterized in that:
光源と、光透過部および遮光部からなるパターンと、前記光源からの光を前記パターンを介して受光し、前記パターンの移動位置に応じた信号を出力する受光部とを有するエンコーダと、
前記エンコーダからの信号に基いて前記信号の移動平均値を演算する演算手段と、
前記受光部の受光強度が低下して前記パターンの移動が測定不能になる信号レベルよりも高い値に設定された判定値よりも信号レベルが低下したか否かを監視する監視手段と、
前記移動平均値が前記判定値よりも低下した場合に警告を出力する警告手段とを有することを特徴とするエンコーダ監視システム。
An encoder having a light source, a pattern composed of a light transmission part and a light shielding part, and a light receiving part that receives light from the light source through the pattern and outputs a signal corresponding to the movement position of the pattern;
A computing means for computing a moving average value of the signal based on a signal from the encoder;
Monitoring means for monitoring whether or not the signal level is lower than a determination value set to a value higher than a signal level at which the received light intensity of the light receiving unit decreases and the movement of the pattern becomes unmeasurable;
An encoder monitoring system comprising: warning means for outputting a warning when the moving average value is lower than the determination value.
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