JPH08178693A - エンコーダ診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】絶対値エンコーダやインクリメンタリエンコー
ダの診断を簡単に行えるエンコーダ診断装置を提供す
る。 【構成】電源がオフしたときに絶対値エンコーダ１２か
ら送られてくる絶対値データを不揮発性メモリ２５に記
憶し、次の電源オン時に不揮発性メモリ２５に記憶され
ている前記絶対値データと、そのときに絶対値エンコー
ダ１２から送られてくる絶対値データとを比較してその
差が予め定めた許容範囲内にないときに表示器２６にア
ラーム報知を行う。この場合、不揮発性メモリ２５に記
憶されるデータは。ＩＮＣカウンタ２３に記憶されてい
る計数値であってもよい。また稼働中においてはモータ
６の回転速度が一定以下のときに絶対値エンコーダ１２
から得られる絶対値データとＩＮＣカウンタ２３の計数
値を比較し、その差が予め定めた許容範囲内にないとき
に表示器２６にアラーム報知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の移動部、例
えば研削盤における砥石台などの高速移動する機構部に
設けられているエンコーダの診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】研削盤の砥石台など、サーボモータを使
用して高速に一方向に移動制御される機構では、モータ
又はモータで回転する回転軸にエンコーダを取り付けて
その出力に基づいてサーボ系による位置制御を行ってい
る。

【０００３】通常、このような装置では、電源オン時に
移動制御対象となる砥石台等の移動部を予め定めた原点
位置に移動させ、その原点位置を基準として砥石台等の
移動部を位置制御する。

【０００４】従来、上記の制御のためにモータで回転す
る回転軸に回転に伴って増減パルスを出力するインクリ
メンタリエンコーダを取り付けるとともに、その出力パ
ルスを計数するカウンタを設け、電源オン時など、切削
加工をスタートする初期状態のときに、砥石台等の移動
部を原点位置に復帰させるとともに上記カウンタをリセ
ットすることによって、若しくは初期値をプリセットす
ることによって、または機械式リミットスイッチによっ
て該カウンタの値を砥石台等の移動部の位置に対応させ
るいわゆる原点復帰（ＺＲＮ）動作を行っている。

【０００５】しかし、上記の構成では装置の電源オン時
に砥石台などの移動部を原点位置に復帰させて機械式リ
ミットスイッチを利用してカウンタをリセットする動作
（ＺＲＮ動作）が必要であり、この電源オン時の立ち上
げ時の動作に時間がかかるという問題や機械式リミット
スイッチが故障しやすいという問題がある。そこで、上
記インクリメンタリエンコーダおよびカウンタとは別に
砥石台等の移動部の原点に対する絶対値を直接出力する
絶対値エンコーダ（アブソリュートエンコーダ）を設
け、電源オン時にこの絶対値エンコーダの出力を取り込
むことにより、機械式リミットスイッチを取外し、且つ
上記ＺＲＮ動作を省略した装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにインクリメンタリエンコーダと絶対値エンコーダ
を併用する場合、電源オン時に絶対値エンコーダから送
られてくる値が正しいものとして以後の制御を行うため
に、この絶対値エンコーダが機械的または電気的に調整
が狂っていた場合不良動作をしてしまう不具合があっ
た。特に、工作機械は１日の終わりに電源がオフし、翌
日の朝に電源がオンすることが多いが、この電源オフの
期間において工作機械やエンコーダの調整が行われるこ
とにより、回転軸とエンコーダの取付け位置のズレ等が
生じて基準値が合わなくなり研削不良となることがあっ
た。

【０００７】本発明の目的は、上記絶対値エンコーダや
インクリメンタリエンコーダを簡単に診断することがで
きるエンコーダ診断装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、工作機械の移
動部を駆動させる駆動モータの回転軸に連結され、前記
移動部の移動に応じた増分パルスを出力するインクリメ
ンタリエンコーダと、前記駆動モータの回転軸と同一の
回転軸に連結され前記移動部の絶対位置を示す絶対値デ
ータを出力する絶対値エンコーダで構成するエンコーダ
部の診断装置において、電源オフ時に、前記絶対値エン
コーダからシリアル通信路を介して送られてくる前記移
動部の絶対値データを電源オフ時に記憶する不揮発性メ
モリと、電源オン時に前記絶対値エンコーダから送られ
てくる絶対値データと前記不揮発性メモリに記憶されて
いる絶対値データとを比較し、その差が予め定めた許容
範囲内にないときにアラーム報知を行う手段とを備えて
なることを特徴とする。また、前記インクリメンタリエ
ンコーダの出力パルスを計数するカウンタと、該カウン
タの計数値を電源オフ時に記憶する不揮発性メモリと、
電源オン時に前記絶対値エンコーダから送られてくる絶
対値データと前記不揮発性メモリに記憶されている位置
データとを比較し、その差が予め定めた許容範囲内にな
いときにアラーム報知を行う手段とを備えてなることを
特徴とする。

【０００９】さらに、前記インクリメンタリエンコーダ
の出力パルスを計数するカウンタと、前記移動部の移動
速度が一定以下のときに前記カウンタの計数値と絶対値
エンコーダから送られてくる絶対値データとを比較し、
その差が予め定めた許容範囲内にないときにアラーム報
知を行う手段と、を備えてなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、電源がオンすると絶対値エンコー
ダの値を取り込んで移動部の現在の位置を検出する。こ
のとき、絶対値エンコーダの値を知ることにより機械の
現在位置を知ることができるため、移動部を原点復帰さ
せてインクリメンタリエンコーダに接続されているカウ
ンタをリセットするＺＲＮ動作は不要である。従って、
電源オン直後から即可動の状態になる。なお、通常、イ
ンクリメンタリエンコーダにはその出力パルスを計数す
るカウンタが接続されている。このカウンタの計数値は
移動部の位置に対応することになるために、上記電源オ
ン時に読み取られた絶対値エンコーダの値はこのカウン
タにセットされる。稼働状態においては、このカウンタ
の値、すなわちインクリメンタリエンコーダの出力パル
スに基づいて移動部の移動制御がサーボ系によって行わ
れる。絶対値エンコーダの出力も上記カウンタの値と同
一であるが、絶対値エンコーダの出力はインクリメンタ
リエンコーダのような増減パルスではなく位置データそ
のものであるために、そのデータを取り込むためには通
信ポートを介して取り込む。そのため移動部が高速移動
するような場合に、高速移動部の位置データを通信ポー
トを解して取り込むのに時間がかかりすぎ、対応するこ
とができない。それゆえ、工作機械が稼働状態に入った
ときには、このインクリメンタリエンコーダの出力パル
スに基づいて位置制御が行われる。

【００１１】本発明では、電源オフ時において、前記絶
対値エンコーダからシリアル通信路を介して送られてく
る移動部の絶対値データを不揮発性メモリに記憶してお
いて、次の電源オン時にこの不揮発性メモリに記憶され
ている絶対値データと、そのときに上記絶対値エンコー
ダから送られてくる絶対値データとを比較する。そし
て、その差が予め定めた許容範囲内にないときにアラー
ム報知を行う。従って、電源がオフされて次にオンされ
るまでの間に絶対値エンコーダに何らかの障害が起きた
場合、例えば絶対値エンコーダの再調整を行ったり外力
によって取り付け位置が狂った場合などには、この動作
によって電源オン時の絶対値エンコーダの出力が正しい
ものでないことを知ることができる。

【００１２】また、本発明においては、インクリメンタ
リエンコーダと絶対値エンコーダの２つのエンコーダを
使用しているために、インクリメンタリエンコーダの計
数値を記憶するカウンタの値と、絶対値エンコーダの出
力値とを比較することによってエンコーダの診断を行う
こともできる。すなわち、本発明では、インクリメンタ
リエンコーダの出力パルスを計数するカウンタの計数値
を電源オフ時に不揮発性メモリに記憶しておき、次の電
源オン時に上記不揮発性メモリの値と絶対値エンコーダ
から送られてくる値とを比較し、その値が予め定めた許
容範囲内にないときにアラーム報知を行う。この動作に
おいては、２つのエンコーダのうち何れか一方が電源オ
フ時において調整が狂った場合に、次の電源オン時にお
いてその調整が正しくない状態を知ることができる。

【００１３】さらに本発明においては、工作機械の稼働
中において上記双方のエンコーダの診断を行うこともで
きる。上述のように、絶対値エンコーダからの位置情報
の取込みには時間がかかるために移動部が高速動作をし
ているときにはこの絶対値エンコーダの出力によって移
動部の位置制御を行うことができないが、移動部が停止
しているときや低速動作のときには、通信ポートを介し
て送られてくる絶対値エンコーダの値は移動部の位置変
化に十分に追随している。従って、このような状態のと
きを検出し、絶対値エンコーダの出力とインクリメンタ
リエンコーダに接続されているカウンタの値とを対比し
て何れかのエンコーダが異常状態にあるかどうかをチェ
ックする。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例のエンコーダ診断装置
が適用される研削盤の要部平面図を示している。

【００１５】ベッド１上には砥石台２、主軸台３などが
配置され、砥石台２には、砥石車４およびこの砥石車４
を駆動するモータ５が設けられ、さらにこの砥石台２を
Ｘ軸方向（図の上下方向）に移動制御するサーボモータ
６が設けられている。また、主軸台３には、主軸８を駆
動する主軸モータ７が設けられ、主軸８にはドレッサを
介してワーク９が取り付けられている。さらに、上記主
軸台３をＺ軸方向（図の左右方向）に移動制御するため
のサーボモータ１０が設けられている。

【００１６】以上の構成において、さらに、サーボモー
タ６，１０のそれぞれの回転軸には、インクリメンタリ
エンコーダ１１，１３と絶対値エンコーダ１２，１４が
取り付けられている。サーボモータ６，１０の駆動信号
ラインおよびエンコーダ１１〜１４の信号ラインは図示
しない数値制御装置に導かれ、この数値制御装置におい
てこれらのエンコーダからの情報に基づいてサーボモー
タ６，１０の制御を行う。

【００１７】図２は、図１におけるサーボモータ６の駆
動制御部の構成を示している。この駆動制御部は上記数
値制御装置内に設けられるものである。

【００１８】モータ６の回転軸に連結されるインクリメ
ンタリエンコーダ１１は、周囲に等分割マークやスリッ
ト部を形成した円板とその円板に対向して配置した光学
センサや磁気センサを備える公知のエンコーダで構成さ
れ、回転軸が一定の角度回転する度に１パルスを発生す
る。なお、本実施例では、モータ６に正逆回転可能なも
のを使用していて、インクリメンタリエンコーダ１１に
は、出力パルスからモータ６の回転方向を知るために４
分の１周期だけ位相をずらして配置した２個のセンサと
各センサの出力端子を設けている。回転方向は、この２
つの出力端子の出力パルスの時間的タイミングの相違か
ら公知の手法によって検知することができる。回転速度
はパルスの周期から計算することができる。一方、絶対
値エンコーダ１２は、モータ６の回転軸の回転角ととも
に回転数をも自身で記憶し、外部に対しては基準値に対
する位置データを絶対値データとしてダイレクトに出力
することができる。

【００１９】上記インクリメンタリエンコーダ１１の出
力端子は駆動制御部２０内のパルス入力ポート２１に接
続され、絶対値エンコーダ１２の出力端子はシリアル通
信ラインによって制御部２０内のシリアル通信ポート２
２に接続される。インクリメンタリエンコーダ１１から
はパルス入力ポート２１に対して検出パルスがダイレク
トに入力されるが、絶対値エンコーダ１２はシリアル通
信ポート２２に対しシリアル通信ラインによって絶対値
位置データを送る。従って、前者は極めて高速であり、
後者は相対的にかなり低速である。例えば、インクリメ
ンタリエンコーダ１１から出力されるパルスは５００ｋ
Ｈｚ以上の周波数となるが、絶対値エンコーダ１２とシ
リアル通信ポート２２間の通信速度は９６００ｂｐｓ程
度である。

【００２０】前記パルス入力ポート２１に入力されたパ
ルスはアップダウンカウンタからなるＩＮＣカウンタ２
３に入力する。前述のように、インクリメンタリエンコ
ーダ１１の２つの出力端子の出力パルスの位相差からモ
ータ６の回転軸の回転方向がわかるために、ＩＮＣカウ
ンタ２３では、この位相差から回転方向を判定して入力
パルスによりカウンタ計数値をアップさせるかダウンさ
せるかを決める。後述のように、ＩＮＣカウンタ２３は
電源オン時に絶対値エンコーダ１２から得られた絶対値
データがプリセットされるようになっているために、パ
ルス入力ポート２１から刻々入力されるパルスを計数す
ることにより、結局、このカウンタ２３の計数値が砥石
台２の絶対値データを記憶することになる。

【００２１】一方、前記絶対値エンコーダ１２で得られ
る絶対値データは電源オン時のまだ稼働状態にないとき
にシリアル通信ポート２２を介して制御部２４に取り込
まれる。また、電源がオフされたときに電源供給が完全
に停止するまでの間に制御部２４はシリアル通信ポート
２２を介して絶対値エンコーダ１２の示す絶対値データ
を取り込み、不揮発性メモリ２５に記憶する。不揮発性
メモリ２５は、最も典型的にはＲＡＭをバッテリバック
アップしたもので構成することができ、またＥＥＰＲＯ
Ｍなどを使用することもできる。

【００２２】制御部２４では、上記ＩＮＣカウンタ２３
の計数値およびシリアル通信ポート２２を介して得られ
る絶対値データに基づいてモータ駆動制御信号をモータ
駆動部２７に対して出力し、モータ駆動部２７ではこの
信号に基づいてモータＭ６を駆動制御する。また、上述
のように電源がオフしたときに制御部２４への電源供給
が完全に停止する前に絶対値エンコーダ１２が示す絶対
値データを不揮発性メモリ２５に記憶し、次の電源がオ
ンしたときには、上記不揮発性メモリ２５に記憶されて
いる絶対値置データと、そのときに絶対値エンコーダ１
２が示す絶対値データとを比較する。そして、その差が
予め設定した許容範囲内にないときには表示器２６にア
ラーム報知する。

【００２３】図３，図４はそれぞれ電源がオンしたとき
とオフしたときの制御部２４の動作を示すフローチャー
トである。

【００２４】図３において、電源がオンすると、絶対値
エンコーダ１２の示すそのときの絶対値データをシリア
ル通信ポート２２を介して読み込む（ＳＴ１）。この値
をＡとする。次に、不揮発性メモリ２５に記憶されてい
る絶対値データを読み込む（ＳＴ２）。この値をＢとす
る。後述のように、この不揮発性メモリ２５には、電源
がオフされるときの絶対値データが記憶される。ＳＴ３
においては、上記値ＡとＢとが比較される。そして、そ
の差が予め決めた許容範囲内であれば正常なものとして
稼働状態に入る。もし、上記差が許容範囲を越えるもの
であればＳＴ４に進み表示器２６にアラーム報知を行っ
てエラー処理に移る。エラー処理においては、オペレー
タは絶対値エンコーダの調整のやり直しを行うことにな
る。

【００２５】一方、電源がオフされると、図４に示すよ
うに、ＳＴ１０において、そのときの絶対値エンコーダ
１２が示す絶対値データＡを読み込んでＳＴ１１におい
て不揮発性メモリ２５に記憶する。電源供給が完全に停
止するまでにこの動作を行う。従って、次に電源がオン
されると、図３に示すＳＴ２において、上記ＳＴ１１で
記憶された絶対値データが比較のために読み込まれる。

【００２６】以上の動作により、電源がオフされてから
次にオンされるまでの間に何らかの原因によってエンコ
ーダ部の調整狂いが生じた場合などには、次に電源がオ
ンされて加工動作に入る前にエンコーダの異常状態を知
ることができる。

【００２７】図５は本発明の他の実施例を示している。
上記の実施例では、電源オフ時に絶対値エンコーダ１２
から読み出した絶対値データを不揮発性メモリ２５に記
憶するようにしたが、ここでは、図５に示すように、電
源オフ時にＩＮＣカウンタ２３の示す計数値を読み込ん
で（ＳＴ２０）、その値を不揮発性メモリ２５に記憶す
る（ＳＴ２１）。このように出来るのは、ＩＮＣカウン
タ２３も、その時々の砥石台２の位置データを示してい
るからである。したがって、この計数値を不揮発性メモ
リ２５に記憶しておいて、次の電源オン時において図３
のＳＴ２において読み込んでＳＴ３で絶対値エンコーダ
の示す値と比較する。

【００２８】なお、この場合には、ＳＴ３での両者の差
が許容範囲外の場合には、絶対値エンコーダ１２または
インクリメンタリエンコーダ１１の何れかまたは両方が
正常でないことを示すことになる。

【００２９】図６は、本発明のさらに他の実施例の動作
を示している。この実施例では、電源がオンされていて
も砥石台２の制御スピードが非常に低速の場合にはシリ
アル通信ポート２２を経て得られる位置データは砥石台
２の移動に十分に追従した精度の高いものとなるから、
この値とＩＮＣカウンタ２３の計数値とを比較すること
によって、何れかまたは両方のエンコーダが正常に動作
しているかどうかをチェックする。

【００３０】すなわち、最初にＳＴ３０においてＩＮＣ
カウンタ２３に入力するパルスの周期を見ることによっ
て回転速度、すなわち砥石台２の移動速度を検出し、そ
の速度Ｖが０であれば、そのときの絶対値エンコーダ１
２の絶対値データとＩＮＣカウンタ２３の計数値とを読
み込んで、両者を比較する（ＳＴ３４）。そして、両者
の差が許容範囲外であればアラーム報知を行ってエラー
処理に移る。なお、上記速度Ｖが予め定めた一定速度以
下のときに絶対値エンコーダ１２の絶対値データとＩＮ
Ｃカウンタ２３の計数値とを読み込んで、両者を比較す
るようにしてもよい。この実施例においては、装置の動
作中においてエンコーダの診断を行える利点がある。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、電源がオフされたときに絶
対値エンコーダの調整狂いが生じても、次の電源オンの
装置の立ち上がり時にはその診断を行うことができるた
めに、誤った動作を未然に防ぐことができる。また、機
械の停止中においてもエンコーダの異常状態を検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のエンコーダ診断装置が適用さ
れた研削盤の要部平面図。

【図２】上記研削盤の駆動制御部の構成図。

【図３】〜

【図６】制御部の動作を示すフローチャート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の移動部を駆動させる駆動モータ
   の回転軸に連結され、前記移動部の移動量に応じた増減
   パルスを出力するインクリメンタリエンコーダと、前記
   駆動モータの回転軸と同一の回転軸に連結され、前記移
   動部の絶対位置を示す絶対値データを出力する絶対値エ
   ンコーダで構成する工作機械エンコーダ部の診断装置に
   おいて、 電源オフ時に、前記絶対値エンコーダからシリアル通信
   路を介して送られてくる前記移動部の絶対値データを電
   源オフ時に記憶する不揮発性メモリと、 電源オン時に前記絶対値エンコーダから送られてくる絶
   対値データと前記不揮発性メモリに記憶されている絶対
   値データとを比較し、その差が予め定めた許容範囲内に
   ないときにアラーム報知を行う手段とを備えてなる、エ
   ンコーダ診断装置。
2. 【請求項２】工作機械の移動部を駆動させる駆動モータ
   の回転軸に連結され、前記移動部の移動量に応じた増減
   パルスを出力するインクリメンタリエンコーダと、電源
   オン時に前記移動部の絶対位置を示す絶対値データを出
   力する絶対値エンコーダで構成する工作機械エンコーダ
   部の診断装置において、 前記インクリメンタリエンコーダの出力パルスを計数す
   るカウンタと、 該カウンタの計数値を電源オフ時に記憶する不揮発性メ
   モリと、 電源オン時に前記絶対値エンコーダから送られてくる絶
   対値データと前記不揮発性メモリに記憶されている位置
   データとを比較し、その差が予め定めた許容範囲内にな
   いときにアラーム報知を行う手段とを備えてなる、エン
   コーダ診断装置。
3. 【請求項３】工作機械の移動部を駆動させる駆動モータ
   の回転軸に連結され、前記移動部の移動量に応じた増減
   パルスを出力するインクリメンタリエンコーダと、電源
   オン時に前記移動部の絶対位置を示す絶対値データを出
   力する絶対値エンコーダで構成する工作機械エンコーダ
   部の診断装置において、 前記インクリメンタリエンコーダの出力パルスを計数す
   るカウンタと、 前記移動部の移動速度が一定以下のときに前記カウンタ
   の計数値と絶対値エンコーダから送られてくる絶対値デ
   ータとを比較し、その差が予め定めた許容範囲内にない
   ときにアラーム報知を行う手段と、を備えてなるエンコ
   ーダ診断装置。