JPS6259806A - 角度センサの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、１つの部材と他の部材との間の角度を検出す
る角度センサにおいて、その角度センサに故障が生じた
ときこれを検出する角度センサの故障検出装置に関する
。

〔発明の背景〕

１つの部材と他の部材との間の回動角を検出する角度セ
ンサは多くの分野に使用されている。それらの分野の中
には、角度センサの検出値に基づいて所要の演算、制御
を行い、これにより機械、装置の自動制御を実施する分
野が含まれる。角度センサが何等かの原因により故障し
たり、その検出精度が低下した場合、角度センサとして
の使用が不可能になるのは当然であるが、特に、上記自
動制御の分野においては、誤った値を基にして自動制御
が実施されることになり、機械、装置の所期の動作が得
られないばかりではなく大きな危険を伴う。

従来、このような事態を防止するため、角度センサの故
障を検出する故障検出装置が提案されている。この故障
検出装置は、専ら角度センサの断線、短絡等の大きな事
故を検出する構成となっている。しかしながら、角度セ
ンサの故障には、これらの大きな事故ばかりでなく、例
えば角度センサを角度検出対象部材に取付けた際に僅か
のずれが存在し、その出力に僅かな誤差を生じるような
場合をも含まれる。そして、特に上記自動制御に使用す
る場合、角度センサの出力誤差が僅かであっても、機械
、装置の所期の動作は得られず、かつ、出力誤差が積算
されると危険を生じるおそれがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決し、取付は誤
差等による小さな検出誤差の存在をも検出することがで
きる角度センサの故障検出装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、比較手段を設け
、この比較手段に予め、角度センサの最大出力値付近に
設定された第１の設定値、最小出力値付近に設定された
第２の設定値、および、角度検出対象部材の構成により
定まる角度センサの最大出力値付近に設定された第３の
設定値、最小出力値付近に設定された第４の設定イ墓の
４つの設定値を設け、角度センサで検出された検出値を
これら４つの設定値と比較し、比較の結果故障と判断さ
れた場合、警報装置、表示装置、停止装置等を作動させ
る故障信号を出力するようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る角度センサの故障検出装
置のブロック図である。図で、■は第１の部材、２は第
２の部材であり、互いに可回動に連絡されている。３は
第１の部材１と第２の部材２の回動中心に取付けられた
角度センサであり、角度に比例した信号Ｓを出力する。

４はマイクロコンピュータ等で構成される比較器であり
、角度センサからの検出値信号Ｓを入力し、後述する４
つの設定値と比較する。ｅ１〜ｅ４は検出信号Ｓが前記
各設定値に対して定められた関係にあるとき出力される
故障信号を示す。５は各故障信号ｅｌ’ｙｅ４に応じて
作動する故障警報装置である。

次に、比較装置４に設定される設定値を第２図および第
３図により説明する。第２図は第１の部材１と第２の部
材２との間の角度関係を示す図、第３図は角度センサの
出力特性図である。第３図で、横軸には角度が、縦軸に
は角度センサの出力値がとっである。本実施例では、角
度センサ３がその入力軸の回転角に比例した電圧を出力
するポテンショメータで構成されているものとし、かつ
、当該ポテンショメータの一端は電圧ＳＦの電圧源に接
続され、他端は接地されているものとする。

又、第１の部材１と第２の部材２との間の回動は、両者
の機構上、第２図に示すように最小角度θ２から最大角
一度θ３までの間であるとし、最小角度θ２のとき出力
電圧ｓ２が、又、最大角度θ、のとき出力電圧ｓ３が出
力されるように角度センサ３゛の取付、増幅器の調整が
なされるものとする。

まず、第１の設定値について説明する。今、ポテンショ
メータの接地側に断線事故が生じると、角度センサ３か
らの出力電圧は第１の部材１と第２の部材２との間の角
度の如何にかかわらず、はぼ印加電圧ｓ、に等しくなる
。そこで、この印加電圧ｓ、に近い値３４　　（例えば
、印加電圧Ｓ、の９５％の電圧）を第１の設定値として
設定し、角度センサ３の出力信号Ｓがこの第１の設定値
ｓ４を超える値であれば、角度センサ３に接地側の断線
事故が生じていると判断することができる。

次に、第２の設定値について説明する。今度は、逆にポ
テンショメータの電圧源側に断線事故が生じた場合、角
度センサ３からの出力電圧は第１の部材１と第２の部材
２との間の角度の如何にががわらず、はぼＯ（接地電圧
）となる。そこで、０電圧に近い値Ｓ、　　（例えば、
印加電圧ｓ、の５％の電圧）を第２の設定値として設定
しておき、角度センサ３の出力信号Ｓが第２の設定値３
１未満であれば、角度センサ３に電圧源側の断線事故が
生じていると判断することができる。

さらに、第３の設定値について説明する。今、例えば角
度センサの取付時において、その取付にずれが生じると
、第１の部材１と第２の部材２との間の角度がθ３であ
るとき、前記の値Ｓ、を超える信号が出力されるか、又
は、両者の角度がθ２であるとき、前記の値Ｓ２未満の
信号が出力されるかのいずれかである。そこで、第３の
設定値としては値Ｓ、を選定すればよいが、実際には角
度センサ３の温度特性等により角度θ、のとき正確に信
号Ｓ、が出力されるのではなく信号Ｓ、は微小変化する
。このため、信号ｓ３に角度センサ３の種々の要素に基
づいて定められるある許容値ΔＳンをもたせ、 ５：１３＝Ｓｊ　＋ΔＳ で定められる値Ｓ３３を第３の設定値とする。

同様の考え方により、第４の設定値は、５ｚｚ＝ｓｚ　
−ΔＳ で定められる値ｓｔｚとする。

以上の各設定値の関係は第３図のグラフにより明らかで
ある。上記取付ずれによる故障が存在し、かつ、その取
付ずれが所定の信号より大きな信号を出力するような取
付ずれである場合の状態が第３図のグラフ中、破線で示
されている。即ち、この場合、第１の部材１と第２の部
材２との間の角度が角度θ３に近い角度θＥに達すると
、角度センサ３の出力信号Ｓは値ｓ３．．となり、これ
を第３の設定値と比較することにより角度センサ３に故
障が存在しているのを判断することができる。取付ずれ
が所定の信号より小さな信号を出力するような取付ずれ
である場合には、実際の角度が角度θ２に近い角度にな
ったとき、第４の設定値ｓ２□により故障を判断するこ
とができる。

次に、本実施例の動作を第４図に示すフローチャートを
参照しながら説明する。比較装置４に角度センサ３から
の出力信号Ｓをとり入れ（手順Ｓ＋）、信号Ｓが第２の
設定値３１未満であるか否かを比較する（手順ｓｚ）。

第２の設定値８１未満の場合は、ポテンショメータの電
圧源側に断線事故が生じていると判断して故障信号ｅ、
を出力しく手順Ｓ、）、故障警報装置５に対応する動作
を発生せしめる。信号Ｓが第２の設定値Ｓ７以上のとき
、信号Ｓは第４の設定値ｓ２□と比較される（手順Ｓ４
）。第４の設定値８２□未満の場合には角度センサ３の
取付又は調整等の誤りと判断され、故障信号ｅ２を出力
しく手順ｓ５）、これに応じて故障警報装置５を作動さ
せる。

信号Ｓが第４の設定値ｓｚｔ以上のとき、次に信号Ｓは
第１の設定値ｓ４と比較される（手順ｓ６）。

第１の設定値Ｓ４を超える値である場合には、ポテンシ
ョメータの接地側に断線事故が生じていると判断して故
障信号ｅ４を出力しく手順３７）、これに応じて故障警
報装置５を作動させる。信号Ｓが第１の設定値５４以下
であると判断されたとき、最後に信号Ｓは第３の設定値
Ｓ。と比較される（手順５ｏ）ｅ第３の設定値ｓ３３を
超える値である場合には、角度センサ３の取付又は調整
等に誤りがあったと判断され、故障信号ｅ、を出力しく
手順５９）これに応じて故障警報装置５を作動させる。

′信号Ｓが第３の設定値３３３以下であると判断される
と、角度センサ３には少なくとも前記断線事故はないも
のと判断し、手順ｓ１に戻って新しい出力信号Ｓをとり
入れ、再び同様の手順を繰返えす。機械、装置の動作中
、第１の部材１と第２の部材２との間の角度が、角度ｅ
２又は角度ｅ３に近付いたとき、角度センサ３の取付又
は調整等の誤りによる故障があればこれが検出される。

なお、故障検出装置５は故障信号に応じてその音色、断
続の長短等を変え、故障を区別して警報することができ
る。又、故障警報装置５に代えて表示装置や自動停止装
置を用いることができ、あるいはこれらを併用すること
もできる。

このように、本実施例では、比較装置に、角度センサ自
体の最大出力値よりやや低い第１の設定値および最小出
力値よりやや高い第２の設定値を設定し、角度センサの
出力信号とこれら設定値と比較するようにしたので、角
度センサの断線等の事故を直ちに検出することができる
。又、同じ（比較装置に、第１の部材と第２の部材とが
とり得る最大角度に対応する検出値より定められた許容
値だけ高い第３の設定値およびとり得る最小角度に対応
する検出値より当該許容値だけ低い第４の設定値を設定
し、角度センサの出力信号をこれら設定値と比較するよ
うにしたので、角度センサの取付誤差や調整誤差等に起
因する比較的小さな検出誤差の存在をも検出することが
でき、かつ、その誤差が出力信号の高くなる側にずれて
いるのか又は低くなる側にずれているのかの判別をする
こともできる。

なお、上記実施例の説明では、角度センサの出力信号を
比較する例について説明したが、これを角度に変換して
比較する方式を採用することもできる。又、角度センサ
の出力が回転角度に比例しない特性を有するものに対し
ても適用可能であるのは明らかである。さらに、上記実
施例の説明では、角度センサとしてポテンショメータで
構成されたものについて説明したが、他の型の角度セン
サ、例えばロークリエンコーダに対しても適用可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、比較装置に、角度セン
サの最大出力値、最小出力値付近に設定された第１の設
定値および第２の設定値を設定し、角度センサの出力信
号をこれら設定値と比較するようにしたので、断線等の
大きな事故を直ちに検出することができ、又、角度検出
対象がとり得る最大角度および最小角度に対応する最大
出力値および最小出力値付近に設定された第３の設定値
および第４の設定値を設定し、角度センサの出力信号を
これら第３の設定値および第４の設定値と比較するよう
にしたので、角度センサの取付誤差や調整誤差等に起因
する小さな検出誤差の存在をも検出することができ、さ
らに、その誤差のずれの方向を判別することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る角度センサの故障検出装
置のブロック図、第２図は第１図に示す角度検出対象部
材相互の角度関係を示す側面図、第３図は第１図に示す
角度センサの出力特性図、第４図は第１図に示す角度セ
ンサの故障検出装置の動作を説明するフローチャートで
ある。 １・・・・・・第１の部材、２・・・・・・第２の部材
、３・・・・・・角度センサ、４・・・・・・比較装置
、５・・・・・・故障警報装置。 代理人　弁理士　武　　顕次部（外１名）第２図 第３図 ′ｐ４　　履 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の部材と第２の部材との間の角度を検出する角度セ
   ンサと、この角度センサの最大出力値付近に設定された
   第１の設定値、当該角度センサの最小出力値付近に設定
   された第２の設定値、前記第１の部材と前記第２の部材
   の構成により定まる当該角度センサの最大出力値付近に
   選定された第３の設定値、および前記第１の部材と前記
   第２の部材の構成により定まる当該角度センサの最小出
   力値付近に設定された第４の設定値を有し当該角度セン
   サの検出値とこれら各設定値とを比較する比較手段と、
   この比較の結果に対応して故障信号を出力する出力手段
   とを備えたことを特徴とする角度センサの故障検出装置
   。