JPH07952Y2

JPH07952Y2 - 断線検出装置

Info

Publication number: JPH07952Y2
Application number: JP1988136467U
Authority: JP
Inventors: 郁雄松本
Original assignee: Toyota Motor Corp; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2003-10-19
Also published as: JPH0257075U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は断線検出装置、特に産業用のロボット等の自動
機械に配線された絶縁電線束（以下、ハーネスという）
の断線を半断線状態についても検出することのできる断
線検出装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ロボット等の自動機械においては、この自動機
械を動作させるため、またはこの動作を制御するため
に、駆動用・制御用の各種の信号を伝送する電線より成
るハーネスが配線されている。

制御用ハーネスの内容としては、例えば、位置検出器、
速度検出器、その他各種センサの検出信号を導通させる
ための制御信号線が大部分である。

このような各種ハーネスは、特にロボット等のように回
転運動やスライド運動を頻繁に行う自動機械にあって
は、所定の動作を繰返すうちに摩擦や屈曲により断線や
半断線が発生することがある。

ここで、半断線とは、第６図（ａ）（ｂ）に示すよう
に、通常の状態では第６図（ａ）のように導通していて
も、導線が折り曲げられた状態では第６図（ｂ）のよう
に非導通状態となることをいう。図において、複数本で
ハーネスを構成する導線のうちの１本の導線１は、芯線
２とこの芯線２の外側を覆う被覆部材３とにより構成さ
れている。芯線２には，経時的な使用により半導線部2a
が発生してしまっている。この半断線部2aは、導線１が
屈曲状態となったときに、第６図（ｂ）示すように、間
隙Ｇを形成してこの導線１の電気的導通状態を阻害する
こととなる。

このような半断線状態を含むハーネスの導線の断線を検
出するための一例として、従来特開昭60-111169号公報
に開示された断線検出装置がある。この断線検出装置11
は、第７図に示すように、サーボ制御回路10に設けられ
ている。この制御回路10は、図示されないロボットの移
動量が指令値として一方の入力端に供給されるエラーカ
ウンタ４と、このカウンタ４で計数されたパルスの増量
分をアナログ信号に変換するD/A変換器５と、この変換
器５のアナログ出力に基づいてモータ７の駆動制御を行
うモータ駆動回路６と、モータ７の同軸上に軸支されて
モータ７の実際の回転数をＡ相及びＢ相のパルス列とし
てフィードバックするロータリエンコーダ８と、このエ
ンコーダ８により供給されたパルス列に基づいて、Ａ相
またはＢ相の何れかを進相としてモータ７の正逆転を判
別して前記カウンタ４に他方の入力端にパルス列を供給
する位相弁別器９とにより構成されている。

断線検出装置11は、前記位相弁別器９の入力端に接続さ
れて前記Ａ相及びＢ相のパルス列を受入れて論理演算す
るナンド回路12と、前記カウンタ４の出力に基づいて論
理演算を行いクロックパルス出力を送出するエクスクル
ーシブ・オア回路13と、前記ナンド回路12の出力を入力
とし前記オア回路の出力をクロックパルスとして受入れ
る第１のフリップフロップ回路14と、この第１のフリッ
プフロップ回路14の出力と前記オア回路13のクロックパ
ルス出力とにより検出出力を送出する第２のフリップフ
ロップ回路15とにより構成されている。この第１及び第
２のフリップフロップ回路14,15によりラッチ回路16が
構成されている。

上述した構成により、モータ７が正常に動作していると
きには、正逆何れの回転であってもエンコーダ８の検出
出力は何れかの相が進相となるので、断線検出装置11の
出力はアラーム出力，断線検出信号共に出力されない。
しかし、モータ７及び制御回路10のどこかに断線等の異
常が発生すると、モータ７の回転数の変動等に関係なく
この異常をナンド回路12,オア回路13及びラッチ回路16
により正確に検出することができる。

上述した従来例は、ロボット等の自動機械に組込むタイ
プのものであるが、断線検出用に市販されている装置と
しては、ケーブル導通試験機や電気抵抗試験機等のハー
ネス単体チェッカも種々提案されている。ケーブル導通
試験機は、入出力ピン間における「導通」又は「非導
通」に関するデータを予め入力しておいて、これらのデ
ータと検出値とを比較するものである。また、電気抵抗
試験機は、前記導通・非導通データの代わりに一定の抵
抗値を設定しておき、測定した抵抗値を上記設定抵抗値
と比較して断線を検出するものである。

また、自動機械の実機に装着し、電源がオフの状態で断
線検出を行うものとしては、一般的なテスタ及びオーム
メータ等や一種のレーダである時間領域反射計(Time do
main reflect meter)や周波数領域反射計(Frequency do
main reflect meter)等がある。上記時間領域反射計は
高速パルスを、また周波数領域反射計は高周波数をそれ
ぞれケーブルに印加して、ケーブルの不均衡点から反射
されてくる波形を捉えて断線位置を検出するものであ
る。これらの反射計は、長尺なケーブルや同軸ケーブル
等に用いられることが多く、断線箇所までの距離を瞬時
に測定可能なものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の断線検出装置は、第７図を用いて説明したものに
あっては、以上のように構成されているので、ロボット
等の自動機械が動作している場合しか断線又は半断線を
検出することができず、断線検出に対する信頼性を損な
うという問題点を有していた。

また、断線検出装置の構成が幾つかの論理演算素子を多
数用いているために、高価なものとなってしまい、ロボ
ット等の個々の制御用又は駆動用ハーネス毎にこの検出
装置を設けることは、製造コスト上からも好ましくない
という問題点もあった。

さらに、ハーネス単体チェッカーや各種測定機の場合、
半断線を検出できないものが多いばかりでなく、実機稼
働中に測定や断線検出が行なえなかったり、装置が高価
であるという問題点もある。

また、各種反射計にあっては、数kmに渡る長尺な同軸線
を対象としているのに対し、ロボットのハーネスのよう
に単線でしかも僅か数ｍ程度のものでは、必ずしも最適
なものではなくその上装置が高価に過ぎるという問題点
もあった。しかもこの種の反射計にあっては、装置が高
価であるにも拘らず、ハーネスを構成する１本１本の導
線の断線を計測する必要が生じた場合、実機の稼働中に
おける測定あるいは断線検出は不可能であった。

この発明は以上のような問題点を解決するためになされ
たものであり、ハーネスを構成する１本１本の導線毎に
測定用の定電圧源と構成の簡単な比較検出回路とを設け
ることにより、検出動作に対する信頼性が高く、迅速な
断線検出が行なえ、かつ、低廉な断線検出装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る断線検出装置は、上記目的を達成するた
めにハーネスを構成する複数の単線のそれぞれに単線が
断線したときに通常電位と異なる電位を発生する電位引
上げ手段を設け、単線のそれぞれにその単線が断線した
ときに発生した異常電位と一定の基準電位とを比較して
断線を検出する比較器を設け、この比較器からの断線検
出出力を保持回路で保持し、この保持出力に基づいて断
線状態表示器が各単線毎に断線異常を表示するようにし
たものである。

また本考案によれば、自動機械の可動機構に設けられた
発信回路から引出された複数本の単線よりなる信号伝送
用ハーネスの断線を検出する断線検出装置において、可
動機構を独立に駆動する、信号伝送用ハーネスとは別に
設けられたケーブルと、ハーネスの端部で複数の単線毎
に接続され、その単線が断線したとき通常の信号電位よ
り高い異常電位を発生させる電位引上げ手段と、各単線
ごとに電位引上げ手段の接続点近傍の電位および信号電
位と異常電位との中間の値を有する一定の基準電位が入
力され、異常電位が発生したときに出力とを比較器で比
較してその比較器が出力を発生したことを保持する保持
回路と、保持回路の出力に基づいて各単線毎に断線異常
を表示する断線状態表示器とを備えたことを特徴として
いる。

〔作用〕

この考案は上記のように構成したので、ハーネスを構成
する何れかの単線に断線あるいは半断線のような異常な
事態が発生すると、その単線に個々に高抵抗を介して高
電位が現われるので、比較器はこれを基準電位と比較し
て断線検出出力を発生させる。この断線検出出力は、例
えばフリップフロップ等の保持回路により保持され、例
えば発光ダイオード等の表示器により断線異常が発光等
によって表示される。

上記のような構成により、ハーネスを構成する各単線毎
に断線等の異常状態を検出することができるので、断線
検出に対する信頼性を担保することができると共に、簡
単な構成により断線等を検出できるので、製造コストの
低減化が図れ、さらに、ロボット等の自動機械の実機稼
働中における断線検出をも行うことができる。

また、可動機構を信号伝送用ハーネスとは別のケーブル
で駆動し、ハーネス端部に電位引上げ手段を接続してな
る断線検出装置によれば、特に動力線についての断線検
出を簡便に行うことができる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例について添附図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

第１図はこの考案の一実施例の構成および使用法を示す
ブロック図である。

第１図において、機械本体側の可動アーム20に設けられ
た例えばエンコーダ等の発信回路21側のハーネス28と、
例えばモータ駆動回路等のコントローラ22に設けられた
受信回路23との間にコネクタ27および24で接続された断
線検出回路30が設けられている。なお、この実施例では
ハーネスを便宜上中継用の取付部材26より本体側の内部
ハーネス25と外側の外部ハーネス28に別けている。この
例では内部ハーネス25は単線25A,25B,25Cより構成され
ている。なお、29は検出装置30とコントローラ側コネク
タ24との間を接続するケーブルである。

断線検出装置30は、各単線31A,31B,31Cよりなる検出用
単線31と、各単線にそれぞれ一端が接続され他端が18V
電圧源に接続された数ＭΩのプルアップ抵抗32A,32B,32
Cよりなる電圧発生部32と、各検出用単線への抵抗の接
続点が一側に接続された比較器33A,33B,33Cよりなる比
較回路33と、比較回路33のそれぞれの比較器33Aないし3
3Cの十側に基準電圧V_Rを供給する基準電圧発生部34と、
前記比較器33Aないし33の各比較出力を受け入れて比較
出力が“1"状態になったことを保持するフリップフロッ
プ回路35と、この比較出力に基づいてハーネス25の何れ
かの単線25Aないし25Cに断線異常が発生していることを
発光表示する発光ダイオード36A,36B,36Cよりなる断線
異常表示器36と、により構成されている。フリップフロ
ップ回路35としてはRS（セットリセット）フリップフロ
ップが通常用いられる。

なお、本体側可動アーム20の内部ハーネスの各単線25A
ないし25Cには、これらの単線に伝送される信号が所定
値を超えないようクリップ作用を行うツェナーダイオー
ド38A,38B,38Cがそれぞれ接続されている。なお、信号
電圧値の上限が保証されている場合にはこのようなクリ
ップ回路は不要である。

第２図は、この考案に係る断線検出装置30がロボット等
の自動機械に取付けられた状態を示すブロック構成図で
ある。同図において、各符号は第１図に示されている各
部材を示している。同図によれば断線検出装置30および
接続ケーブル29が外部ハーネス28とコントローラ22との
間に接続されていることが明らかである。

次に、上記一実施例の動作について第３図を用いて説明
する。第１図の電圧発生部32を構成する各プルアップ抵
抗32Aないし32Cは、それらの一端が18Vの高電圧電源に
接続されているが、プルアップ抵抗の値は数ＭΩと大き
いので発信回路側へ流れる電流は微小であり、発信回路
の出力信号に影響を及ぼさない。また、比較回路33を構
成する比較器33Aないし33Cの一側入力端子には基準電圧
V_Rとして常に16〜17V程度の電圧が供給されている。ま
た、各単線25Aないし25Cに導通される制御用信号の電圧
は、通常15V程度であるので、各ハーネス25,28の何れに
も断線等が発生していない正常な状態にあっては、比較
器33Aないし33Cは異常検出出力を発生させることなく、
従って発光ダイオード36Aないし36Cは何れも発光される
ことはない。

この様子は第３図における期間T_Aに示される。なお、第
３図（ａ）は発信回路21の出力がディジタル波形である
場合、第３図（ｂ）はアナログ波形である場合を示して
いる。

ここで、もし期間T_Bにおいて単線25A及び25Bの２本に半
断線が生じたとすると、接続点39Aにおける検出電圧40A
は、第３図（ａ）に示すようになる。即ち、半断線が生
じている期間T_Bにおいては、高電位からの電流が発信回
路へ流れず、かつ高インピーダンスとなっている受信回
路側へも流れないので接続点39Aの電位が高電圧源によ
り引上げられて基準電位V_Rを超えて18Vに達する。この
電圧は比較器33Aにより基準電位と比較され、基準電位
よりも高いために検出出力が発生する。この検出出力が
フリップフロップ回路35により保持され、このフリップ
フロップ回路出力により発光ダイオード36Aを点灯させ
ることとなる。この保持状態は半断線状態が解消しても
維持される。このようにして、単線25Aの断線が確実に
検出される。

また、以上のような断線の検出は、第３図（ｂ）に示さ
れるように、アナログ信号をが流れる単線25Bについて
も同様に行われる。即ち、期間T_Bで単線25Bの断線が発
生した場合、接続点39Bの検出電圧が上昇し、抵抗32Bを
介して供給される約18Vの電圧が検出されて、発光ダイ
オード36Bの点灯により断線異常状態が検出されること
となる。このようにして、断線異常はディジタル的にも
アナログ的にも検出することができる。

なお、上述した実施例においては、断線検出装置30を本
体側可動アームの発信回路21とコントローラの受信回路
23とを接続する内部ハーネス25及び外部ハーネス28とケ
ーブル29との間に介装するものとして説明したが、この
考案はこのような構成に限定されることなく、例えば、
第４図に示すような断線測定方法が可能である。すなわ
ち、コントローラ22は特別に用意された接続ケーブル41
を介して本体側可動アーム20に設けられた中継ボックス
42に接続されている。また、断線検出装置30は外部ハー
ネス28,内部ハーネスの25を介して本体側可動アーム20
に接続されている。さらに、可動アーム20内のハーネス
43の途中部分にクリップ回路ボックス44が介装されてい
る。この測定方法では可動アームの駆動はコントローラ
22からハーネスを介さずに行われる。

この実施例における各具体的な回路も前記第１の実施例
と略同様なものとなっているが、第５図にも示されるよ
うに第１図におけるクリップ回路が独立の着脱自在のボ
ックスとなっている点が異なる。そしてコントロール系
の信号授受は検査対象ハーネスを介さないで行っている
ため、断線検出はコントローラとの信号授受を行わない
状態で行われる。したがって、大電力の流れる動力線に
ついてもクリップ回路を容易に実現でき、かつ測定時に
ノイズ等の影響を受けにくいという特徴がある。

〔考案の効果〕

以上、詳細に説明したように、この考案に係る断線検出
回路によれば、ハーネスを構成する複数の単線のそれぞ
れにその単線が断線したときに通常の信号電位よりも高
い電位に単線の電位を引上げる引上げ手段を有し、これ
により上昇した電位を比較器で検出するようにしている
ので、断線・半断線等の異常事態を簡単な構成及び低廉
な製造コストによりハーネスを構成する個々の単線毎の
断線を確実かつ的確に検出できる。

また、ロボット等の自動機械の実機に直接接続して取付
けるようにしているので、実機の稼働中であっても断線
等の異常を検出することができ、融通性のある断線検出
動作を行うことができ、動作の信頼性の向上を図ること
もできる。

さらに、ハーネスを構成する各単線のそれぞれに検出回
路を有しているので、同軸ケーブルでないハーネスに関
しても確実に各単線の断線を検出できるという効果もあ
る。

また、動力線を別にした構成によれば、ノイズの影響を
受けにくく、かつ動力線に対するクリップ回路を容易に
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る断線検出装置の一実施例を示す
回路図、第２図はこの一実施例の装置の取付け状態を示
す概略ブロック図、第３図（ａ）（ｂ）はこの一実施例
の動作を説明するための信号波形図、第４図はこの考案
にかかる断線検出方法の一実施例を説明するための概略
ブロック図、第５図はその概略回路図、第６図（ａ）
（ｂ）は一般的な半断線状態を説明するための部分拡大
断面図、第７図は従来の断線検出装置の一例を説明する
ための概略ブロック構成図である。 25……内部ハーネス、25A,25B,25C……単線、32A,32B,3
2C……電位発生用抵抗、33A,33B,33C……比較器、35…
…フリプクロップ回路、36……断線状態表示器、38A,38
B,38C……ツェナーダイオード。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】自動機械の可動機構に設けられた発信回路
から引出された複数本の単線よりなる信号伝送用ハーネ
スの断線を検出する断線検出装置において、前記ハーネスの端部で複数の上記単線毎に接続され、そ
の単線が断線したとき通常の信号電位より高い異常電位
を発生させる電位引上げ手段と、前記電位引上げ手段の接続点近傍で前記各単線毎に一方
側が接続されると共に、他方側に前記信号電位と前記異
常電位との中間の値を有する一定の基準電位が入力さ
れ、異常電位が発生したときに出力を発生する比較器
と、前記複数の比較器が出力を発生したことを保持する保持
回路と、前記保持回路の出力に基づいて各単線毎に断線異常を表
示する断線状態表示器とを備えた断線検出装置。
【請求項２】前記可動機構内の前記ハーネスの各単線に
は、前記信号電位が所定値を超えないようにするクリッ
プ手段が設けられて成る請求項第１項記載の断線検出装
置。
【請求項３】自動機械の可動機構に設けられた発信回路
から引出された複数本の単線よりなる信号伝送用ハーネ
スの断線を検出する断線検出装置において、前記可動機構を独立に駆動する、前記信号伝送用ハーネ
スとは別に設けられたケーブルと、前記ハーネスの端部で複数の上記単線毎に接続され、そ
の単線が断線したとき通常の信号電位より高い異常電位
を発生させる電位引上げ手段と、前記各単線ごとに前記電位引上げ手段の接続点近傍の電
位および前記信号電位と前記異常電位との中間の値を有
する一定の基準電位が入力され、異常電位が発生したと
きに出力とを比較器で比較してその比較器が出力を発生
したことを保持する保持回路と、前記保持回路の出力に基づいて各単線毎に断線異常を表
示する断線状態表示器とを備えた断線検出装置。