專利名稱：編碼器自診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測電動機(jī)的位置和速度的編碼器，特別是涉及一種通過自診斷來檢測電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的異常(malfunction)發(fā)生的編碼器自診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，例如編碼器被廣泛地使用于檢測驅(qū)動工作機(jī)械、生產(chǎn)用機(jī)器人的軸(即控制軸)的伺服電機(jī)的位置、速度。在這種結(jié)構(gòu)中，由于各種各樣的內(nèi)因或外因，編碼器本身或電動機(jī)中有產(chǎn)生異常狀態(tài)(abnormal state)的情況。因此，編碼器自己診斷關(guān)于規(guī)定的檢查項目的有無發(fā)生異常，在獲得了表示發(fā)生某種異常的自診斷結(jié)果時，將該自診斷結(jié)果作為報警信息，向軸的控制裝置發(fā)送(即傳送)。此時，在發(fā)生異常的原因闡明、維護(hù)服務(wù)等中，利用向控制裝置傳送的報警信息。
但是，從編碼器向控制裝置傳送的數(shù)據(jù)(即報警信息)，由于傳送數(shù)據(jù)容量的限制，對用來查明編碼器和電動機(jī)中的發(fā)生異常的原因，往往是不夠的。即，作為在異常發(fā)生時向控制裝置傳送的報警信息，一般地，只輸出與表示異常的檢查項目相關(guān)的一個自診斷結(jié)果(即一個異常判定因子表示異常)、或者輸出與該檢測項目相關(guān)的多個自診斷結(jié)果的邏輯和(即至少一個異常判定因子表示異常)。因此，只使用控制裝置上顯示或存儲的報警信息，來充分查明異常發(fā)生的原因(即確定表示異常的多個異常判定因子)，一般是比較困難的。
此外，對于發(fā)生異常而被更換的編碼器，日后，在專業(yè)部門進(jìn)行發(fā)生異常的原因調(diào)查時，即使讓編碼器再次動作有時也不能再現(xiàn)異?，F(xiàn)象。在此情況下，異常發(fā)生的原因查明就更加的困難。
在此，目前為人所知的是，將存儲電動機(jī)控制中必要的信息的存儲部組裝在編碼器中。例如，實開平1-143297號公報(JP-U-1-143297)公示了具備存儲與伺服電機(jī)的種類對應(yīng)的固有信息的存儲部的附帶編碼器的伺服電機(jī)。在該附帶編碼器的伺服電機(jī)上設(shè)置的存儲部，存儲伺服電機(jī)的ID信息(技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)、制造年月日、個體的系列序號等)和編碼器的檢測精度修正數(shù)據(jù)等的固有信息，而不存儲在編碼器或伺服電機(jī)中發(fā)生異常時的編碼器的內(nèi)部信息(即表示異常的數(shù)據(jù))。
與此相對，專利第3283427號公報(JP-B2-3183427)，公示了在編碼器上組裝存儲部的的異常檢測系統(tǒng)，該存儲部存儲在電動機(jī)發(fā)生異常時表示異常的數(shù)據(jù)(報警信息)。該異常檢測系統(tǒng)不是自診斷方式，而是驅(qū)動裝置(即控制裝置)檢測電動機(jī)的異常。在檢測出異常時驅(qū)動裝置切斷向電動機(jī)的電力供給，同時向編碼器發(fā)送表示電動機(jī)異常的報警信息。并且，設(shè)置在編碼器上的存儲部，存儲由驅(qū)動裝置發(fā)送的報警信息。在存儲部存儲的報警信息，經(jīng)驅(qū)動裝置、或在電動機(jī)單體的狀態(tài)下經(jīng)適當(dāng)?shù)淖x出裝置，能夠被讀出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種可維護(hù)性和可靠性優(yōu)良的自診斷系統(tǒng)，該自診斷系統(tǒng)在通過自診斷來檢測電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的異常發(fā)生的編碼器自診斷系統(tǒng)中，能夠向外部的控制裝置輸出表示異常的信息，同時在信息輸出后的所期望時間里能夠確認(rèn)異常發(fā)生時的電動機(jī)或者編碼器的動作狀況，由此，能夠容易且正確地確定異常發(fā)生的原因。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是編碼器的自診斷系統(tǒng)，提供一種自診斷系統(tǒng)，該自診斷系統(tǒng)具備輸出編碼器的檢測信息的編碼器電路；設(shè)置在編碼器電路上，生成表示與編碼器和與編碼器組裝在一起的電動機(jī)的至少一方相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)生成部；設(shè)置在編碼器電路上，在數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)表示異常判定因子的異常時，生成異常信號的信號生成部；和設(shè)置在編碼器電路上、在信號生成部生成異常信號時，存儲表示異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的存儲部。
在上述構(gòu)成中，存儲部，存儲在直至信號生成部生成異常信號時的所期望時間里的，數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)。
此外，數(shù)據(jù)生成部，生成分別表示多個異常判定因子的狀態(tài)的多個數(shù)據(jù)，該多個異常判定因子被設(shè)定成與對編碼器和與編碼器組裝在一起的電動機(jī)的至少一方的規(guī)定的檢查項目相關(guān)聯(lián)；信號生成部，在數(shù)據(jù)生成部生成的多個數(shù)據(jù)的至少一個，表示對應(yīng)的異常判定因子的異常時，生成異常信號；存儲部，在信號生成部生成信號時，存儲分別表示多個異常判定因子的狀態(tài)的多個數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)，可以包含下述數(shù)據(jù)中的至少一個，(1)表示與編碼器檢測出的電動機(jī)的位置相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，(2)表示與編碼器檢測出的電動機(jī)的速度相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，(3)表示與編碼器的溫度相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，和(4)表示與電動機(jī)的溫度相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
此外，存儲部，在信號生成部生成異常信號時，還存儲作為成為生成異常信號的根據(jù)的根據(jù)數(shù)據(jù)的、成為數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的根據(jù)數(shù)據(jù)。
具有上述結(jié)構(gòu)的自診斷系統(tǒng)，還具備設(shè)置在編碼器電路上，計量編碼器的累加總移動量的移動量計量部；存儲部，在信號生成部生成異常信號時，還存儲移動量計量部所計量的累加總移動量。
此外，具有上述結(jié)構(gòu)的自診斷系統(tǒng)，還具備設(shè)置在編碼器電路上，計量編碼器的累加總工作時間的工作時間計量部，存儲部，在信號生成部生成異常信號時，還存儲工作時間計量部所計量的累加總工作時間。


本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點，通過與附圖相關(guān)的以下適當(dāng)?shù)膶嵤┓绞降恼f明，會更加清楚。在附圖中，圖1是表示本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的編碼器自診斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖2是表示本發(fā)明的編碼器自診斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是表示本發(fā)明第1實施方式的編碼器自診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路方框圖；圖4是表示在圖3的自診斷系統(tǒng)中所使用的報警檢測電路的構(gòu)成例圖；圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式的編碼器自診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路方框圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。在圖中，對同一或者類似的構(gòu)成要素標(biāo)注共通的參照符號。
首先，參照圖1，對作為本發(fā)明關(guān)聯(lián)技術(shù)的、編碼器自診斷系統(tǒng)進(jìn)行說明。如圖所示，在該自診斷系統(tǒng)中，在輸出編碼器10的檢測信息的編碼器電路12上，設(shè)有組裝了AD轉(zhuǎn)換器等的位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路14、和與位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路14相連接的位置數(shù)據(jù)計算電路16。位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路14，是將伴隨編碼器10的光學(xué)編碼(コ一ド)板(圖中未示)的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下)或者直線運(yùn)動(線性編碼器的情況下)生成的各相(A相、B相、Z相等)的信號進(jìn)行放大的模擬信號電路，用該電路14放大的信號在接受AD轉(zhuǎn)換等的處理后，向位置數(shù)據(jù)計算電路16輸入。位置數(shù)據(jù)計算電路16，是根據(jù)周知的計算處理來計算位置(旋轉(zhuǎn)位置或直線位置)的電路，構(gòu)成由在編碼器電路12上設(shè)置的LSI構(gòu)成的邏輯電路18的一部分。
用位置計算電路16計算的位置數(shù)據(jù)，與其他電路的輸出一樣，通過在邏輯電路18上設(shè)置的串行數(shù)據(jù)收發(fā)控制電路20，依次向無線電收發(fā)兩用機(jī)(トランシ一バ)22輸入，從無線電收發(fā)兩用機(jī)22向數(shù)值控制裝置(CNC)24發(fā)送。數(shù)值控制裝置(CNC)24根據(jù)該位置數(shù)據(jù)，來進(jìn)行反饋控制等。在此，根據(jù)需要，使用在編碼器電路12上設(shè)置的非易失性存儲元件26中存儲的數(shù)據(jù)，來進(jìn)行修正或加工。在非易失性存儲元件26中，存儲有編碼器10和伺服電機(jī)28的ID信息(技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)、制造年月日、個體的系列序號等)、用于確保編碼器10的檢測精度的精度修正數(shù)據(jù)等。通過在邏輯電路18上設(shè)置的非易失性存儲元件讀電路30，讀出這些數(shù)據(jù)，被用于在數(shù)值控制裝置24內(nèi)進(jìn)行的計算(例如各各編碼器10所特有的誤差修正)。此外，在需要速度數(shù)據(jù)的情況下，可以將位置數(shù)據(jù)計算電路16變更成“位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)計算電路”后在編碼器電路12內(nèi)生成速度數(shù)據(jù)，或者也可以在數(shù)值控制裝置24內(nèi)根據(jù)位置數(shù)據(jù)生成速度數(shù)據(jù)。
由于編碼器10的位置檢測要求盡可能高的精度，所以使用位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路14處理的信號，精度極高，在圖中標(biāo)注為(精)。在編碼器電路12中，除了用于檢測這樣的高精度位置信息的電路14，作為以比較低的精度(如果是旋轉(zhuǎn)編碼器的話，是能夠檢測實際的旋轉(zhuǎn)數(shù)程度的精度；如果是線性編碼器的話，是能夠用1磁極周期的誤差來檢測位置程度的精度)表示電動機(jī)軸的位置的信號，設(shè)置輸出磁極數(shù)據(jù)用編碼器信號(圖中標(biāo)注為“粗”)的放大電路32。從放大電路32輸出的磁極數(shù)據(jù)用編碼器信號，向邏輯電路18中的磁極數(shù)據(jù)計算電路34輸入，其計算結(jié)果，與其他電路的輸出一樣，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)送控制電路20和無線電收發(fā)兩用機(jī)22、向數(shù)值控制裝置(CNC)24發(fā)送，被用于編碼器10或者伺服電機(jī)28的總旋轉(zhuǎn)數(shù)(線性編碼器的情況下，編碼器10或者線性伺服電機(jī)28的總移動距離)的檢測等。
在由LSI構(gòu)成的邏輯電路18中，除了上述位置數(shù)據(jù)計算電路16、磁極數(shù)據(jù)計算電路34、非易失性存儲元件讀取電路30外，還包含報警檢測電路36和溫度檢測電路38。溫度檢測電路38，根據(jù)感知編碼器10的溫度的編碼器溫度檢測元件40的輸出以及感知伺服電機(jī)28的溫度的伺服電機(jī)溫度檢測元件42的輸出，來檢測編碼器10的溫度和電動機(jī)28的溫度，向報警檢測電路36輸入檢測結(jié)果。在報警檢測電路36中，除了這些溫度關(guān)聯(lián)的信號外，還輸入位置數(shù)據(jù)計算電路16和磁極數(shù)據(jù)計算電路34的輸出信號。此外，有時省略溫度檢測電路38的檢測結(jié)果向報警檢測電路36的輸入(圖1的線A)。
報警檢測電路36，根據(jù)這些輸入信號，對一個以上的檢查項目檢測有無異常，對于檢測出異常的檢查項目輸出“報警”。“報警的種類”是例如過熱報警(檢測項目是“溫度”)、位置報警(檢測項目是“位置”)等。在此，通常根據(jù)與各各檢測項目相關(guān)聯(lián)被設(shè)定的多個異常判定因子的異常判定結(jié)果，來進(jìn)行對一個檢測項目的異常檢測。具體地說，采用對于各各異常判定因子的異常判定結(jié)果的邏輯和，作為該邏輯和的數(shù)據(jù)，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)電路20和無線電收發(fā)兩用機(jī)22向數(shù)值控制裝置24發(fā)送。例如過熱報警，在有異常時輸出“是否存在有關(guān)編碼器10或者伺服電機(jī)28的過熱的某個異?！边@樣的檢測項目相關(guān)的檢測結(jié)果，所以，是否“有異?！?，例如是由對下面的4個異常判定因子的異常的判定結(jié)果來判斷。
異常判定因子(i)…有無編碼器10的溫度異常。關(guān)于異常判定因子(i)的判定結(jié)果(輸出信號)，在溫度超過閾值時為值“1”，溫度如果沒有超過閾值就為值“0”。
異常判定因子(ii)…有無編碼器溫度檢測元件40的動作不良。對于異常判定因子(ii)的判定結(jié)果(輸出信號)，例如在沒有檢測信號的輸出或異常高的(低的)值的情況下為值“1”，否則若就為值“0”。
判定因子(iii)…有無伺服電機(jī)28的溫度異常。對于異常判定因子(i)的判定結(jié)果(輸出信號)，在溫度超過閾值時為值“1”，溫度沒有超過閾值時就為值“0”。
異常判定因子(iv)…有無伺服電機(jī)溫度檢測元件42的動作不良。對于異常判定因子(iv)的判定結(jié)果(輸出信號)，例如在沒有檢測信號的輸出或異常高的(低的)值的情況下為值“1”，否則就為值“0”。
表示上述4個異常判定因子的判定結(jié)果的2進(jìn)制值(“0”或者“1”)向OR電路輸入后，輸出這些2進(jìn)制值的邏輯和。在該邏輯和表示“1”時，數(shù)值控制裝置24作為過熱報警信號接受它，使伺服電機(jī)28異常停止，執(zhí)行“過熱報警”的顯示處理。此外，這樣在檢查項目中含有“過熱”的情況下，不省略圖1的線A(從溫度檢測電路38向報警檢測電路36的輸出)。在省略了線A的情況下，報警檢測電路36，通過對從位置數(shù)據(jù)計算電路16和/或者磁極數(shù)據(jù)計算電路輸入的位置數(shù)據(jù)(即與編碼器信號(精)相關(guān)的數(shù)據(jù))和/或磁極數(shù)據(jù)(即是否有與編碼器信號(粗)向關(guān)聯(lián)的異常)進(jìn)行檢測，能夠以與各自的檢測項目相關(guān)的多個異常判定因子的判定結(jié)果的邏輯和，來輸出位置報警(檢查項目“是否有編碼器信號(精)相關(guān)聯(lián)的異?！?和/或磁極報警(檢測項目“是否有與編碼器信號(粗)相關(guān)聯(lián)的異?！?，。
在具有上述結(jié)構(gòu)的自診斷系統(tǒng)中，從報警檢測電路36向數(shù)值控制裝置24發(fā)送的數(shù)據(jù)，由于不是左右與各種檢測項目相關(guān)的異常判定的多個異常判定因子的各各判定結(jié)果，而是這些異常判定因子的邏輯和，所以在數(shù)值控制裝置24中確定異常發(fā)生的原因是困難的。例如在輸出“過熱報警”的情況下，成為異常判定的根據(jù)的多個(上述例中4個)異常判定因子中，不能確定是哪一個異常判定因子的原因而導(dǎo)致輸出過熱報警。即，編碼器10本身的過熱、編碼器溫度檢測元件40的動作不良、伺服電機(jī)28的過熱、伺服電機(jī)溫度檢測元件42的動作不良之中，不能判斷哪一個異常是“過熱報警”的原因。而且此時，在系統(tǒng)的任何地方都不能存儲對各各異常判定因子的判定結(jié)果。也就是說，有可能對異常發(fā)生的原因查明起作用的數(shù)據(jù)，哪個都不能傳送到數(shù)據(jù)控制裝置24，并且也不能被保存。
這樣，在上述結(jié)構(gòu)中，對于生成異常并被更換的編碼器10，日后在由專業(yè)部門進(jìn)行發(fā)生異常的原因調(diào)查時，由于表示異常發(fā)生時的編碼器10的動作狀況的內(nèi)部信息(即上述的位置、速度、溫度等的數(shù)據(jù))沒有殘留在編碼器10中，所以原因調(diào)查并不簡單。即，雖然在編碼器電路12中組裝了非易失性存儲元件26，但由于沒有活用非易失性存儲元件26來存儲異常發(fā)生時的編碼器10的內(nèi)部信息，所以要正確地確定異常發(fā)生地原因是困難的。
為了處理這樣的問題，本發(fā)明的編碼器自診斷系統(tǒng)，在編碼器本身具有的存儲部，使之存儲表示異常發(fā)生時或者此前(即從異常發(fā)生時回溯規(guī)定時間的時間點)的編碼器和/或伺服電機(jī)的動作狀況的內(nèi)部信息(即上述的位置、速度、溫度等的信息)。以下，參照圖2～圖5對本發(fā)明的編碼器自診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
如圖2所示的基本結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的編碼器自診斷系統(tǒng)具備輸出編碼器50的檢測信息的編碼器電路52；設(shè)置在編碼器電路52上，生成表示與編碼器50和與編碼器50組裝在一起的電動機(jī)(伺服電機(jī))54的至少一方相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)生成部56；設(shè)置在編碼器電路52上，在數(shù)據(jù)生成部56生成的數(shù)據(jù)表示異常判定因子的異常時，生成異常信號的信號生成部58；和設(shè)置在編碼器電路52上，在信號生成部58生成異常信號時，存儲表示異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的存儲部60。在此，存儲部60，存儲在直至信號生成部58生成異常信號時的所期望時間里的、數(shù)據(jù)生成部56生成的數(shù)據(jù)。此外，編碼器電路52，與圖1相關(guān)聯(lián)說明的編碼器電路12一樣，是用于向外部控制裝置62輸出編碼器50檢測出的電動機(jī)54的位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)的電路。控制裝置62，根據(jù)從編碼器電路52接受的數(shù)據(jù)，反饋控制電動機(jī)54。
其次，參照圖3，對具有上述基本結(jié)構(gòu)的本發(fā)明第1實施方式的編碼器自診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。第1實施方式的自診斷系統(tǒng)中，在輸出編碼器50的檢測信息的編碼器電路52上，設(shè)置有組裝了AD轉(zhuǎn)換器等的位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64，和與位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64相連接的位置數(shù)據(jù)計算電路66。位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64，是將伴隨編碼器50的光學(xué)編碼(コ一ド)板(圖中未示)的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下)或者直線運(yùn)動(線性編碼器的情況下)生成的各種相(A相、B相、Z相等)的信號放大的模擬信號電路。用位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64放大的信號，在接受AD轉(zhuǎn)換等的處理后，向位置數(shù)據(jù)計算電路66輸入。位置數(shù)據(jù)計算電路66，是根據(jù)公知的計算處理來計算位置(旋轉(zhuǎn)位置或直線位置)的電路，構(gòu)成由在編碼器電路52上設(shè)置的LSI構(gòu)成的邏輯電路68的一部分。
用位置計算電路66計算的位置數(shù)據(jù)，與其他電路的輸出一樣，通過在邏輯電路68上設(shè)置的串行數(shù)據(jù)收發(fā)控制電路70，依次向無線電收發(fā)兩用機(jī)(トランシ一バ)72輸入，從無線電收發(fā)兩用機(jī)72向數(shù)值控制裝置(CNC)62發(fā)送。數(shù)值控制裝置(CNC)62，根據(jù)該位置數(shù)據(jù)，來進(jìn)行反饋控制等。在此，根據(jù)需要，使用在編碼器電路52上設(shè)置的非易失性存儲元件74中存儲的數(shù)據(jù)，來進(jìn)行修正或加工。
在非易失性存儲元件74中，大致存儲有2類信息。第1類，是編碼器50和電動機(jī)54的ID信息(技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)、制造年月日、個體的系列序號等)、和用于確保編碼器50的檢測精度的精度修正數(shù)據(jù)等的，主要是用于電動機(jī)54的反饋控制的信息。通過在邏輯電路68上設(shè)置的非易失性存儲元件讀/寫電路76讀出這些數(shù)據(jù)，在數(shù)值控制裝置62內(nèi)進(jìn)行的計算(例如各各編碼器50所特有的誤差修正)、數(shù)據(jù)加工中使用。此外，在需要速度數(shù)據(jù)的情況下，既可以將位置數(shù)據(jù)計算電路66變更成“位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)計算電路”后在編碼器電路52內(nèi)生成速度數(shù)據(jù)，或者也可以在數(shù)值控制裝置62內(nèi)根據(jù)位置數(shù)據(jù)生成速度數(shù)據(jù)。
在非易失性存儲元件74中存儲的第2類信息，是表示在編碼器50和/或電動機(jī)54中發(fā)生異常時或者此前(即從異常發(fā)生時回溯規(guī)定時間的時間點)中的、編碼器50和/或電動機(jī)54的動作狀況的內(nèi)部信息(即上述的位置、速度、溫度等的信息)。在此，所謂“內(nèi)部信息”，是表示編碼器50和作為編碼器50的檢測對象的電動機(jī)54的、至少在工作中時刻變化動作狀況的信息，包含表示上述的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。關(guān)于在非易失性存儲元件74中存儲“內(nèi)部信息”的本發(fā)明的特征結(jié)構(gòu)，還會在以后詳細(xì)闡述。
由于編碼器50的位置檢測要求盡可能高的精度，所以使用位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64處理的信號，精度極高，在圖中標(biāo)注為(精)。在編碼器電路52中，除了用于檢測這樣的高精度位置信息的電路外，作為以比較低的精度(如果是旋轉(zhuǎn)編碼器的話，是能夠檢測實際的旋轉(zhuǎn)數(shù)程度的精度；如果是線性編碼器的話，是能夠用1磁極周期的誤差來檢測位置的程度的精度)表示電動機(jī)軸的位置的信號，還設(shè)置有輸出磁極數(shù)據(jù)用編碼器信號(圖中標(biāo)注為“粗”)的放大電路78。從放大電路78輸出的磁極數(shù)據(jù)用編碼器信號，向邏輯電路68中的磁極數(shù)據(jù)計算電路80輸入，其計算結(jié)果，與其他電路的輸出一樣，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)控制電路70和無線電收發(fā)兩用機(jī)72、向數(shù)值控制裝置(CNC)62發(fā)送，來用于編碼器50或者電動機(jī)54的總旋轉(zhuǎn)數(shù)(線性編碼器的情況下，編碼器50或者線性電動機(jī)54的總移動距離)的檢測等。
在由LSI構(gòu)成的邏輯電路68中，除了上述位置數(shù)據(jù)計算電路66、磁極數(shù)據(jù)計算電路80、非易失性存儲元件讀/寫電路76外，還包含報警檢測電路82和溫度檢測電路84。溫度檢測電路84，根據(jù)感知編碼器50的溫度的編碼器溫度檢測元件86的輸出以及感知電動機(jī)54的溫度的電動機(jī)溫度檢測元件88的輸出，來檢測編碼器50的溫度和電動機(jī)54的溫度，向報警檢測電路82輸入檢測結(jié)果。在報警檢測電路82中，除了這些溫度關(guān)聯(lián)的信號外，還輸入位置數(shù)據(jù)計算電路66和磁極數(shù)據(jù)計算電路80的輸出信號。
在此，在上述結(jié)構(gòu)中，位置數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路64、位置數(shù)據(jù)計算電路66、磁極數(shù)據(jù)用編碼器信號放大電路78、磁極數(shù)據(jù)計算電路80、溫度檢測電路84、編碼器溫度檢測元件86和電動機(jī)溫度檢測元件88，與上述的數(shù)據(jù)生成部56(圖2)對應(yīng)。此外，報警檢測電路82，與上述的信號生成部58(圖2)對應(yīng)。另外，非易失性存儲元件74和非易失性存儲元件讀/寫電路76，與上述的存儲部60(圖2)對應(yīng)。
報警檢測電路82，根據(jù)上述的各種輸入信號，對一個以上的檢查項目檢測有無異常，對于檢測出異常的檢查項目輸出“報警”。如與圖1相關(guān)聯(lián)地說明過的那樣，檢查項目與報警的種類(過熱報警、位置報警等)對應(yīng)，各檢查項目的檢測結(jié)果，作為“1”(有異常)或者“0”(無異常)被輸出。關(guān)于某一檢查項目在從報警檢測電路82輸出“1”時，就將與該檢查項目對應(yīng)的報警信號(即異常信號)給予數(shù)值控制裝置62。根據(jù)與該檢查項目相關(guān)的異常判定因子的有無異常，來決定各檢查項目的檢測結(jié)果為“1”還是為“0”。通常，與一個檢查項目關(guān)聯(lián)起來設(shè)定多個異常判定因子，如果這些異常判定因子中至少一個有異常，該檢查項目的輸出為“1”(有異常)。具體地說，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)電路70和無線電收發(fā)兩用機(jī)72，向數(shù)值控制裝置62發(fā)送表示關(guān)于各各異常判定因子的異常判定結(jié)果的信號的邏輯和。該邏輯和如果是“1”，就輸出報警信號。
另一方面，在從報警檢測電路82輸出報警檢測信號時(即至少一個異常判定因子的異常判定結(jié)果為“有異?！睍r)，在報警信號輸出時或者比報警信號輸出時提前規(guī)定時間的時間點，將上述的各種內(nèi)部信息(包含表示各各異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù))，經(jīng)非易失性存儲元件讀/寫電路76，寫入非易失性存儲元件74。這些內(nèi)部信息是沿圖3的方框圖中的線B、C、D、E被發(fā)送的下述數(shù)據(jù)或者信號。
線B…報警信號(即表示來自報警檢測電路82的報警信號的輸出的數(shù)據(jù)。)線C…溫度信號(即表示用溫度檢測電路84檢測出的編碼器50和電動機(jī)54的溫度的數(shù)據(jù)。)線D…位置數(shù)據(jù)和/或速度數(shù)據(jù)(即用位置數(shù)據(jù)計算電路66和/或磁極數(shù)據(jù)計算電路80計算出的數(shù)據(jù)。)線E…異常判定根據(jù)數(shù)據(jù)(即是成為報警檢測電路82生成報警信號的根據(jù)的數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)生成部56(上述各種電路)生成的溫度數(shù)據(jù)和位置/速度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。更加直接地表示系統(tǒng)各部(編碼器50、電動機(jī)54、編碼器溫度檢測元件86和電動機(jī)溫度檢測元件88)的狀況。)來自報警檢測電路82的線B中，還附帶報警信號，向非揮發(fā)性性存儲元件讀/寫電路76發(fā)送表示針對各各檢測項目的檢測結(jié)果的信息，在非易失性存儲元件74中寫入。參照圖4，對這樣的報警檢測電路82的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖4中，表示與報警種類對應(yīng)的各種檢查項目的狀態(tài)的位，用b2、b1、b0來表示。例如，位b2與“過熱報警”對應(yīng)，位b1與“位置報警”對應(yīng)，位b0與“磁極報警”對應(yīng)。報警的種類即位的個數(shù)，圖示的例中設(shè)為3個，一般是數(shù)個～數(shù)十個。
報警檢測電路82，如圖所示，具備對每個報警的種類(與檢查項目對應(yīng))被分組化了的多個2進(jìn)制輸入(與異常判定因子對應(yīng))，通過各各組中的2進(jìn)制輸入的邏輯和，來決定各各位b2、b1、b0的2進(jìn)制值(即檢測結(jié)果)。在圖示的例中，邏輯電路被構(gòu)成位由4個2進(jìn)制輸入[b2-1]、[b2-2]、[b2-3]、[b2-4]的邏輯和來決定位b2的2進(jìn)制值。同樣地，位b1的2進(jìn)制值由2個2進(jìn)制輸入[b1-1]、[b1-2]來決定，位b0的2進(jìn)制值由2個2進(jìn)制輸入[b0-1]、[b0-2]來決定。此外，對每個報警信號的種類(位)所準(zhǔn)備的2進(jìn)制輸入的個數(shù)，并不僅限于圖示的個數(shù)。
在此，在將位b2、b1、b0如上所述分別與“過熱報警”“位置報警”“磁極報警”對應(yīng)的情況下，能夠?qū)⑴c各自相關(guān)聯(lián)的2進(jìn)制輸入[b2-1]～[b0-2]，例如作為表示下述那樣的異常判定因子的狀態(tài)(正?；蛘弋惓?的信號。
I)左右位b2(過熱報警的位)值的輸入信號[b2-1]…用與前面所述的異常判定因子(i)對應(yīng)的輸入信號，來表示編碼器50的溫度有無異常。如果溫度超過閾值，2進(jìn)制信號就為值“1”，如果溫度沒有超過閾值2進(jìn)制信號就為值“0”。
…用與前面所述的異常判定因子(ii)對應(yīng)的輸入信號，來表示編碼器溫度檢測元件86有無不良動作。例如檢測信號的輸出沒有或是異常的高(或低)的值的情況下，2進(jìn)制信號就為值“1”(動作不良)，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
…用與前面所述的異常判定因子(iii)對應(yīng)的輸入信號，來表示電動機(jī)54的溫度有無異常。如果溫度超過閾值2進(jìn)制信號就為值“1”，如果溫度沒有超過閾值2進(jìn)制信號就為值“0”。
…用與前面所述的異常判定因子(iv)對應(yīng)的輸入信號，來表示電動機(jī)溫度檢測元件88的有無不良動作。例如檢測信號的輸出沒有或是異常的高(或低)的值的情況下，2進(jìn)制信號就為值“1”(動作不良)，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
如圖示那樣，這4個輸入信號的邏輯和為位b2的值。即，如果[b2-1]～[b2-4]中至少一個是“1”，位b2的值為“1”，如果[b2-1]～[b2-4]中全部是“0”，位b2的值為“0”。
II)左右位b1(位置報警的位)的值的輸入信號[b1-1]…表示編碼器50的檢測信號發(fā)生部有無動作不良(例如光學(xué)式編碼器中光源和光檢測器的異常等)。在位置數(shù)據(jù)計算電路66中的計算結(jié)果表示動作不良時，2進(jìn)制信號就為值“1”，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
…表示編碼器50檢測出的位置數(shù)據(jù)的異常(例如表示電動機(jī)54的驅(qū)動對象軸不能取得的值)的有無。在位置數(shù)據(jù)計算電路66中的計算結(jié)果表示位置數(shù)據(jù)的異常時，2進(jìn)制信號就為值“1”，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
如圖示那樣，這些2個輸入信號的邏輯和為位b1的值。即，如果[b1-1]～[b1-2]中至少一個是“1”，位b1的值為“1”，如果兩者都是“0”，位b1的值為“0”。
III)左右位b0(磁極報警的位)的值的輸入信號[b0-1]…表示編碼器50的磁極信號發(fā)生部有無動作不良(例如光學(xué)式編碼器中1旋轉(zhuǎn)信號發(fā)生部的光源和光檢測器的異常等)。在磁極數(shù)據(jù)計算電路80中的計算結(jié)果表示動作不良時，2進(jìn)制信號就為值“1”，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
…表示編碼器50檢測出的磁極數(shù)據(jù)有無異常(例如表示電動機(jī)54的驅(qū)動對象軸不能取得的值)。在磁極數(shù)據(jù)計算電路80中的計算結(jié)果表示磁極數(shù)據(jù)的異常時，2進(jìn)制信號就為值“1”，如果不是這樣2進(jìn)制信號就為值“0”。
如圖示那樣，這些2個輸入信號的邏輯和為位b0的值。即，如果[b0-1]～[b0-2]中至少一個是“1”，位b0的值為“1”，如果兩者都是“0”，位b0的值為“0”。
在與報警的種類對應(yīng)的位b2、b1、b0的值這樣被確定時，從報警檢測電路82，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)控制電路70和無線電收發(fā)兩用機(jī)72向數(shù)值控制裝置62發(fā)送這些位b2、b1、b0的值。數(shù)值控制裝置62接受表示位b2、b1、b0中的值“1”的位信號(報警信號)，作為位對應(yīng)種類的報警信息。在此，數(shù)值控制裝置62所識別的只是位b2、b1、b0各自的值(輸入信號的邏輯和)。
因此，例如位b2的值為“1”時，上述那樣，數(shù)值控制裝置62能夠識別“過熱報警”，但是該報警的原因，對上述的4個判定因子，即“編碼器50的溫度異?！薄ⅰ熬幋a器溫度檢測元件86的動作不良”、“電動機(jī)54的溫度異?！薄半妱訖C(jī)溫度檢測元件88的動作不良”之中的哪一個(一個或者多個)在數(shù)值裝置62中進(jìn)行確定是困難的。
因此在本實施方式中，如上述那樣，在報警檢測電路82檢測是哪一種異常時(即生成報警信號時)，經(jīng)串行數(shù)據(jù)收發(fā)控制電路70、向數(shù)值控制裝置62發(fā)送“過熱報警”、“位置報警”、“磁極報警”的信息，另一方面在編碼器電路52內(nèi)，包含報警信號的上述多種內(nèi)部信息被自動地寫入非易失性存儲元件74。在此，在非易失性存儲元件74中存儲的內(nèi)部信息，是上述的線B～E的數(shù)據(jù)或信號，線B包含表示與各各檢查項目相關(guān)聯(lián)的多個異常判定因子的判定結(jié)果的數(shù)據(jù)。表示這些多個異常判定因子的判定結(jié)果的數(shù)據(jù)，在圖4所示的例中，是[b2-1]、[b2-2]、[b2-3]、[b2-4]、[b1-1]、[b1-2]、[b0-1]、[b0-2]的輸入信號的值(“0”或者“1”)，而這些值被存儲在非易失性存儲元件74中。
這樣，在異常發(fā)生時，根據(jù)需要，使用外部的非易失性存儲元件讀/寫裝置90(圖5)能夠讀出在編碼器電路52內(nèi)的非易失性存儲元件74中存儲的內(nèi)部信息。例如，日后在由專業(yè)部門調(diào)查由于異常發(fā)生而拆卸的編碼器50時，將非易失性存儲元件讀/寫裝置90與非易失性存儲元件74連接，能夠讀出被存儲的內(nèi)部信息。此外，盡管圖示省略，但是通過將讀出的內(nèi)部信息在顯示器顯示或用打印機(jī)打印，能夠知道用數(shù)值控制裝置62中的報警信息未能判明的詳細(xì)的信息。
例如，從編碼器電路52輸出“過熱報警”時，由非易失性存儲元件74中存儲的信息，能夠確定其原因是“編碼器50的溫度異?！?、“編碼器溫度檢測元件86的動作不良”、“電動機(jī)54的異常”、“電動機(jī)溫度檢測元件88的動作不良”中的哪一個(一個或多個)。此時，從非易失性存儲元件74能夠讀出并確認(rèn)在異常發(fā)生時或者從其回溯規(guī)定時間(也就是到報警檢測電路82生成報警信號的時間點的所期望時間)的時間點的、從溫度檢測電路84輸出的編碼器50和電動機(jī)54的溫度數(shù)據(jù)，以及直接地表示編碼器溫度檢測元件86和電動機(jī)溫度檢測元件88的狀況的根據(jù)數(shù)據(jù)，所以能夠更加容易且正確地確定異常發(fā)生的原因。
同樣地，在輸出“位置報警”或“磁極報警”時，能夠從非易失性存儲元件74，讀出表示對應(yīng)的異常判定因子的判定結(jié)果的輸入信號[b1-1]、[b1-2]或[b0-1]、[b0-2]的狀態(tài)(值“0”或“1”)。此時，由于從非易失性存儲元件74能夠讀出并確認(rèn)在異常發(fā)生時或從其回溯規(guī)定時間的時間點的、通過位置數(shù)據(jù)計算電路66或者磁極數(shù)據(jù)計算電路80計算出的位置數(shù)據(jù)、以及者磁極數(shù)據(jù)以及直接地表示編碼器50和電動機(jī)54的狀況的根據(jù)數(shù)據(jù)，所以能夠更加容易且正確地確定異常發(fā)生的原因。
圖5表示本發(fā)明的第2實施方式的編碼器自診斷系統(tǒng)。該自診斷系統(tǒng)，除了上述第1實施方式的自診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外，還能夠?qū)⑴c編碼器的壽命相關(guān)聯(lián)的信息存儲在非易失性存儲元件中。因此，在對應(yīng)的構(gòu)成要素中標(biāo)注共同的參照符號并省略對其的說明。
如圖5所示，第2實施方式中的編碼器電路52，作為計量編碼器50的累加總移動量的移動量計量部，還具備在邏輯電路86上設(shè)置的累加總回轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)電路92。累加總回轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)電路92，根據(jù)從磁極數(shù)據(jù)計算電路80輸出的磁極數(shù)據(jù)，對編碼器50的開始使用以后的總回轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行累加計數(shù)。累加總回轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)電路92計數(shù)的總回轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)，作為到異常檢測時(即報警檢測電路82生報警信號的時間點)的所期望時間中的上述內(nèi)部信息的一個，在異常檢測時，向非易失性存儲元件讀/寫電路76發(fā)送(線F)，并被寫入到非易失性存儲元件74中。編碼器電路52的其他結(jié)構(gòu)，與上述的第1實施方式相同。
在上述結(jié)構(gòu)中，也可以將累加總回轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)電路92變更為累加總工作時間計量電路92(或者在計數(shù)功能上追加計時功能)。此時，累加總工作時間計時電路92，根據(jù)從磁極數(shù)據(jù)計算電路80輸出的磁極數(shù)據(jù)，對編碼器50的開始使用以后的總工作時間(編碼器的電源處于導(dǎo)通狀態(tài)的時間)進(jìn)行累加計時。累加總工作時間計時電路92計數(shù)的總工作時間數(shù)據(jù)，作為上述內(nèi)部信息的一個，在異常檢測時，經(jīng)非易失性存儲元件讀/寫電路76、寫入到非易失性存儲元件74中。
在上述的第2實施方式中，非易失性存儲元件74中存儲的信息(總回轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)和/或總工作時間數(shù)據(jù))，在編碼器50或電動機(jī)54發(fā)生異常時，在判斷其異常是否是由編碼器50壽命所引起的這一點上，是有用的信息。例如，上述的報警檢測電路82的輸入信號[b1-1]為1，在位b1輸出位置報警時，在非易失性存儲元件74中存儲的總回轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)或總工作時間數(shù)據(jù)，如果意味著編碼器50即將到壽命(例如，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)格上估計的總回轉(zhuǎn)數(shù))，就能夠判斷為是“即將到壽命引起的異?！?，如果不是這樣，就能夠判斷為是其他的原因(即編碼器50的檢測信號發(fā)生部的動作不良)導(dǎo)致的。
此外，在第2實施方式的結(jié)構(gòu)中，在編碼器50是線性編碼器時，可以將移動量計量部作為累加總移動距離計量電路92來構(gòu)成，代替總回轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)將線性編碼器的總移動距離數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲元件74中即可。此外，在上述的第1和第2實施例中，作為在編碼器電路52上裝備的存儲部60，采用了非易失性存儲元件74，但是對于編碼器電路52如果能夠確保備用(back-up)電源(例如內(nèi)藏電池)，也可以采用揮發(fā)性存儲元件。
從以上說明顯見，根據(jù)本發(fā)明，在編碼器50的維護(hù)時或調(diào)查時，由于能夠確認(rèn)異常發(fā)生時的編碼器50和電動機(jī)54的動作狀況，所以能容易地確定異常發(fā)生的原因，提高了可維護(hù)性。此外，容易建立對異常發(fā)生的對策，能進(jìn)一步編碼器50的可靠性。
以上，對本發(fā)明以其適當(dāng)?shù)膶嵤┓绞竭M(jìn)行了說明，但是在不脫離后述的權(quán)利要求范圍的精神以及公示范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改和變更，這是本行業(yè)人員可以理解的。
權(quán)利要求
1.一種自診斷系統(tǒng)，其用于編碼器的自診斷，其特征在于，具備編碼器電路52，其輸出編碼器50的檢測信息；數(shù)據(jù)生成部56，其設(shè)置在上述編碼器電路上，生成表示與編碼器和與該編碼器組合在一起的電動機(jī)54的至少一方相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)；信號生成部58，其設(shè)置在上述編碼器電路上，在上述數(shù)據(jù)生成部生成的上述數(shù)據(jù)表示上述異常判定因子的異常時，生成異常信號；和存儲部60，其設(shè)置在上述編碼器電路上，在上述信號生成部生成上述異常信號時，存儲表示上述異常判定因子的狀態(tài)的上述數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述存儲部60其存儲在直至上述信號生成部58生成上述異常信號時的所期望時間里的、上述數(shù)據(jù)生成部56生成的上述數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述數(shù)據(jù)生成部56，生成分別表示多個異常判定因子的狀態(tài)的多個數(shù)據(jù)，該多個異常判定因子被設(shè)定成與對編碼器和與該編碼器組合在一起的電動機(jī)的至少一方的規(guī)定的檢查項目相關(guān)聯(lián)；上述信號生成部58，在上述數(shù)據(jù)生成部生成的上述多個數(shù)據(jù)的至少一個，表示對應(yīng)的上述異常判定因子的異常時，生成上述異常信號；上述存儲部60，在上述信號生成部生成上述異常信號時，存儲分別表示上述多個異常判定因子的狀態(tài)的上述多個數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述數(shù)據(jù)生成部56生成的上述數(shù)據(jù)，至少包含下述數(shù)據(jù)中的至少一個(1)表示與編碼器檢測出的電動機(jī)的位置相關(guān)聯(lián)的上述異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，(2)表示與編碼器檢測出的電動機(jī)的速度相關(guān)聯(lián)的上述異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，(3)表示與編碼器的溫度相關(guān)聯(lián)的上述異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，和(4)表示與電動機(jī)的溫度相關(guān)聯(lián)的上述異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，上述存儲部60，在上述信號生成部58生成上述異常信號時，還存儲作為生成該異常信號的成為根據(jù)的根據(jù)數(shù)據(jù)的、上述數(shù)據(jù)生成部56生成的成為上述數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的根據(jù)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，還具備設(shè)置在上述編碼器電路52上，計量編碼器的累加總移動量的移動量計量部92，上述存儲部60，在上述信號生成部58生成了上述異常信號時，還存儲該移動量計量部所計量的該累加總移動量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，還具備設(shè)置在上述編碼器電路52上，計量編碼器的累加總工作時間的工作時間計量部92，上述存儲部60，在上述信號生成部58生成上述異常信號時，還存儲該工作時間計量部所計量的該累加總工作時間。
全文摘要
一種編碼器的自診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備輸出編碼器的檢測信息的編碼器電路；設(shè)置在編碼器電路上，生成表示與編碼器和與編碼器組裝在一起的電動機(jī)的至少一方相關(guān)聯(lián)的異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)生成部；設(shè)置在編碼器電路上，在數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)表示異常判定因子的異常時，生成異常信號的信號生成部；和設(shè)置在編碼器電路上，在信號生成部生成異常信號時，存儲表示異常判定因子的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的存儲部。上述存儲部，能夠存儲在直至信號生成部生成異常信號時的所期望時間里的，數(shù)據(jù)生成部生成的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01D5/244GK1651869SQ20051000166
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
發(fā)明者谷口滿幸, 菊地弘文, 宮本一 申請人:發(fā)那科株式會社