JP2000337854A - スケールの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＣ装置に組み込まれたスケールの異常診断
を、スケールが接続された状態で行う。 【解決手段】 スケール２０からの検出信号はコントロ
ーラ１０に供給され、コントローラ１０はこの位置信号
に基づきモータ１４をフィードバック制御しテーブル１
８を維持制御する。スケールとコントローラ１０との間
にユニット２２を設け、スケール２０から送信されたシ
リアルデータを分岐させ、外部のパソコン２４等に供給
する。

Description

【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Ｎ
Ｃのコントローラから）出力する。出力周期は５０〜３
００μｓ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、５
００ｋｂｐｓ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９．６ｋｂｐ
ｓ〜１１５．２ｋｂｐｓであり、上記の伝送速度（５０
０ｋｂｐｓ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、Ｎ
Ｃ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することを特徴とする。スケールか
らＮＣ装置に出力される検出信号（シリアルデータ）を
分岐して外部に取り出すことで、スケールとＮＣ装置が
接続された状態でシリアル検出信号を適宜処理して外部
からモニタすることができる。また、分岐信号を処理す
るため、ＮＣ装置を介することなくスケールの故障診断
ができる。

【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、Ｒ
ＥＱ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２
２ｂでパラレル変換されたデータを直接視覚表示するＬ
ＥＤ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ＤＡ
Ｃ（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２
２ｅ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、ＤＡＣ２２
ｄ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２
２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２２
ｊ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２
２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Ｎ
Ｃ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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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する
   ことを特徴とするスケールの故障診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、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ことを特徴とするスケールの
   故障診断装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、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スケールの故障診断装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、 前記送信手段は、コンピュータネットワークを含み、 前記検出信号を前記コンピュータネットワークに接続さ
   れた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。