断線徴候検出システム
【課題】特殊なケーブルを用いることなくケーブルに断線の徴候があるか否かを検出することが可能な断線徴候検出システムを提供する。
【解決手段】この断線徴候検出システム１００は、通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されるトランシーバ回路１０を含むロボットコントローラ１およびトランシーバ回路２０を含むエンコーダ２を備え、ロボットコントローラ１およびエンコーダ２の少なくとも一方は、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出回路１３を含む。
【解決手段】この断線徴候検出システム１００は、通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されるトランシーバ回路１０を含むロボットコントローラ１およびトランシーバ回路２０を含むエンコーダ２を備え、ロボットコントローラ１およびエンコーダ２の少なくとも一方は、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出回路１３を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するために用いる断線検知機能付きケーブルが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この断線検知機能付きケーブルは、線心と、屈曲寿命の異なる複数の素線とにより構成されている。この断線検知機能付きケーブルが繰り返し屈曲される場合、複数の素線が屈曲寿命の短い順に断線していくことによってケーブル全体の抵抗値が段階的に変化する。この場合、ケーブル全体の抵抗値の変化を測定することにより、ケーブルに断線の徴候があるか否かを段階的に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の断線検知機能付きケーブルでは、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するために特殊な構造のケーブル（線心と、屈曲寿命の異なる複数の素線とからなるケーブル）を用いる必要があるという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、特殊なケーブルを用いることなくケーブルに断線の徴候があるか否かを検出することが可能な断線徴候検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による断線徴候検出システムは、通信ケーブルを介して互いに通信可能に接続される第１通信部を含む第１装置および第２通信部を含む第２装置を備え、第１装置および第２装置の少なくとも一方は、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を含む。
【０００７】
この一の局面による断線徴候検出システムでは、上記のように、第１装置および第２装置の少なくとも一方に、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を設ける。これにより、通信ケーブルとして特殊な構造を採用しなくても、断線徴候検出部によって通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、特殊なケーブルを用いないことにより、交換用のケーブルを容易に入手することができるので、ケーブルが断線した際にケーブルの交換を行うためにシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路により生成される送信フレームおよびサンプリング信号と遅延回路により生成されるサンプリング遅延信号との関係を示すイメージ図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路により通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】通信ケーブルの断線状態の変化を調べるために行った実験について説明するための図である。
【図８】図７に示す実験に用いた屈曲試験装置により通信ケーブルが屈曲される状態を説明するための図である。
【図９】図７に示す実験に用いたデータロガーによる測定結果を示すグラフである。
【図１０】第１の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１１】第２の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１２】第３の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１３】第４の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１４】第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを調べるために行った実験について説明するための図である。
【図１５】第１の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１６】第２の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１７】第３の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１８】第４の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１９】図１５〜図１８に示した周波数スペクトラムのうちの２ＭＨｚの周波数成分の振幅のピーク値の変化を示すグラフである。
【図２０】本発明の第２実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路により生成される送信フレームおよびダミー出力信号と遅延回路により生成されるダミー出力遅延信号との関係を示すイメージ図である。
【図２４】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路により通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】本発明の第３実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出システム１００の構成について説明する。
【００１１】
図１に示すように、断線徴候検出システム１００は、ロボットを制御するためのロボットコントローラ１と、そのロボットを駆動するモータの位置を検出するエンコーダ２とにより構成されている。これらのロボットコントローラ１とエンコーダ２とは、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されている。なお、ロボットコントローラ１は、本発明の「第１装置」の一例であるとともに、「ロボット制御装置」の一例である。また、エンコーダ２は、本発明の「第２装置」の一例である。
【００１２】
ロボットコントローラ１は、トランシーバ回路１０と、送受信制御回路１１と、コモンモード信号抽出回路１２と、断線徴候検出回路１３と、ＣＰＵ１４と、表示部１５とにより構成されている。また、ロボットコントローラ１には、モータ駆動部などのロボットを制御するための種々の機器（図示せず）が設けられている。なお、トランシーバ回路１０は、本発明の「第１通信部」の一例である。また、断線徴候検出回路１３は、本発明の「断線徴候検出部」の一例である。また、ＣＰＵ１４は、本発明の「制御部」の一例である。
【００１３】
エンコーダ２は、トランシーバ回路２０と、送受信制御回路２１と、コモンモード信号抽出回路２２とにより構成されている。このエンコーダ２のトランシーバ回路２０、送受信制御回路２１およびコモンモード信号抽出回路２２は、それぞれ、ロボットコントローラ１のトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１およびコモンモード信号抽出回路１２と同様の構成および機能を有しているので、以下では説明を省略する。なお、トランシーバ回路２０は、本発明の「第２通信部」の一例である。
【００１４】
次に、図１〜図５を参照して、ロボットコントローラ１の各部の構成について説明する。
【００１５】
トランシーバ回路１０は、通信ケーブル３と送受信制御回路１１とに接続されている。また、トランシーバ回路１０は、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して差動信号を送受信可能なように構成されている。具体的には、トランシーバ回路１０は、マンチェスター符号化方式により符号化されたデータ信号（通信フレーム（図４参照））を、４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信可能なように構成されている。なお、一般に、通信フレームが４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信される場合、その通信フレームを構成する送信フレームおよび受信フレームのプリアンブルは、２ＭＨｚのビット列からなる。
【００１６】
送受信制御回路１１は、トランシーバ回路１０と断線徴候検出回路１３とＣＰＵ１４とに接続されている。また、送受信制御回路１１は、トランシーバ回路１０によるデータ信号の送受信の制御を行うように構成されている。また、送受信制御回路１１は、図２に示すように、ＣＰＵ１４に接続されるＣＰＵインタフェース回路１６と、ＣＰＵインタフェース回路１６に接続される受信制御回路１７および送信制御回路１８とにより構成されている。
【００１７】
以下、図２および図４を参照して、送信制御回路１８の構成について詳細に説明する。
【００１８】
図２に示すように、送信制御回路１８は、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、フレーム生成回路１８２と、送信回路１８３と、遅延回路１８４とにより構成されている。
【００１９】
送信データメモリ１８０は、ＣＰＵインタフェース回路１６とＣＲＣデータ生成回路１８１とフレーム生成回路１８２とに接続されている。また、送信データメモリ１８０は、トランシーバ回路１０により送信される送信フレームのうちの送信データ（図４参照）が格納されるように構成されている。
【００２０】
ＣＲＣデータ生成回路１８１は、送信データメモリ１８０とフレーム生成回路１８２とに接続されている。また、ＣＲＣデータ生成回路１８１は、送信データメモリ１８０に格納された送信データからＣＲＣ（巡回冗長検査）に基づく誤り検出を行うためのＣＲＣデータを生成するように構成されている。
【００２１】
フレーム生成回路１８２は、送信データメモリ１８０とＣＲＣデータ生成回路１８１と送信回路１８３と遅延回路１８４とに接続されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信データメモリ１８０に格納された送信データと、ＣＲＣデータ生成回路１８１により生成されたＣＲＣデータとから送信フレーム（図４参照）を生成するように構成されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信フレームのプリアンブルが送信される期間のみＨレベルになるサンプリング信号（図４参照）を出力するように構成されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信フレームの送信開始時にＨレベルになる送信開始信号を出力するように構成されている。
【００２２】
送信回路１８３は、フレーム生成回路１８２とトランシーバ回路１０とに接続されている。また、送信回路１８３は、フレーム生成回路１８２により生成された送信フレーム（図４参照）をマンチェスター符号化方式により符号化してトランシーバ回路１０に出力するように構成されている。遅延回路１８４は、フレーム生成回路１８２と、断線徴候検出回路１３の後述するアナログ−デジタル変換回路１３２（図５参照）とに接続されている。
【００２３】
また、遅延回路１８４は、フレーム生成回路１８２により生成されたサンプリング信号を断線徴候検出回路１３の後述するバンドパスフィルタ１３０（図５参照）の時定数分遅延させたサンプリング遅延信号（図４参照）を出力するように構成されている。
【００２４】
以下、図３および図４を参照して、フレーム生成回路１８２の構成についてさらに詳細に説明する。
【００２５】
図３に示すように、フレーム生成回路１８２は、５つのレジスタ１８５と、セレクタ１８６と、パラレル−シリアル変換回路（Ｐ−Ｓ変換回路）１８７と、ステートマシン１８８とにより構成されている。５つのレジスタ１８５は、それぞれ、送信フレーム（図４参照）のプリアンブル（ＰＲＥ）、スタートフラグ（ＳＦ）、送信データ（ＤＡＴＡ）、ＣＲＣデータおよびエンドフラグ（ＥＦ）が格納されるように構成されている。セレクタ１８６は、ステートマシン１８８による制御に基づいて、レジスタ１８５のそれぞれに格納されたプリアンブル、スタートフラグ、送信データ、ＣＲＣデータおよびエンドフラグをこの順番で組み合わせることによって、送信フレームをパラレルデータとして出力するように構成されている。
【００２６】
ステートマシン１８８は、セレクタ１８６の制御を行うとともに、送信フレームのプリアンブルが送信される期間のみＨレベルになるサンプリング信号（図４参照）を出力するように構成されている。また、ステートマシン１８８は、送信フレームの送信開始時にＨレベルになる送信開始信号を出力するように構成されている。
【００２７】
パラレル−シリアル変換回路１８７は、セレクタ１８６により出力されたパラレルデータとしての送信フレームをシリアルデータに変換して出力するように構成されている。
【００２８】
図１に示すように、コモンモード信号抽出回路１２は、通信ケーブル３と断線徴候検出回路１３とに接続されている。また、コモンモード信号抽出回路１２は、一対の信号線からなる通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を抽出するように構成されている。また、コモンモード信号抽出回路１２は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３により構成されている。なお、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の一方端は、通信ケーブル３を構成する一対の信号線のそれぞれに接続されている。また、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の他方端は、抵抗Ｒ３の一方端に接続されている。また、抵抗Ｒ３の他方端は、シグナルグラウンドＳＧに接続されているとともに、コンデンサＣ１を介してフレームグラウンドＦＧに接続されている。
【００２９】
第１実施形態では、断線徴候検出回路１３は、コモンモード信号抽出回路１２と送受信制御回路１１とＣＰＵ１４とに接続されている。また、断線徴候検出回路１３は、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている。具体的には、断線徴候検出回路１３は、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号（通信フレーム（図４参照））のプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するように構成されている。なお、上記したように、第１実施形態の通信ケーブル３上で送受信される通信フレームのプリアンブルは、２ＭＨｚのビット列からなるので、そのプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数は２ＭＨｚである。
【００３０】
ここで、断線徴候検出回路１３に通信ケーブル３の断線の徴候を検出させるためには、通信ケーブル３上で送受信される差動信号のコモンモード信号の基本周波数成分、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分のうちの少なくとも１つを監視させればよいことが後述する本願発明者の実験により判明している。また、これら複数の周波数成分のうちで振幅値の変化の幅が最も大きいのは基本周波数成分であることが後述する本願発明者の実験により判明している。また、通信ケーブル３は、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化することが後述する本願発明者の実験により判明している。
【００３１】
また、第１実施形態では、断線徴候検出回路１３は、通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があると検出するように構成されている。このしきい値は、メーカまたはユーザにより断線徴候検出回路１３の後述する判定レジスタ１３４（図５参照）に設定されるように構成されている。
【００３２】
また、第１実施形態では、通信ケーブル３が第３の状態（断線していることにより実質的に通信に使用不可能な状態）になる前に断線徴候検出回路１３が通信ケーブル３に断線の徴候があると検出することが可能なように上記しきい値が設定されている。なお、このしきい値を１０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の値に設定すれば、通信ケーブル３が第３の状態になる前に通信ケーブル３に断線の徴候があると断線徴候検出回路１３に検出させることができることが後述する本願発明者の実験により判明している。
【００３３】
以下、図５を参照して、断線徴候検出回路１３の詳細な構成について説明する。
【００３４】
図５に示すように、断線徴候検出回路１３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３０と、整流回路１３１と、アナログ−デジタル変換回路１３２と、判定器１３３とにより構成されている。なお、判定器１３３は、判定レジスタ１３４と、比較器１３５とにより構成されている。
【００３５】
バンドパスフィルタ１３０は、コモンモード信号抽出回路１２と整流回路１３１とに接続されている。また、バンドパスフィルタ１３０は、コモンモード信号抽出回路１２により出力されたコモンモード信号から基本周波数成分（第１実施形態では、２ＭＨｚの周波数成分）を抽出して整流回路１３１に出力するように構成されている。整流回路１３１は、バンドパスフィルタ１３０とアナログ−デジタル変換回路１３２とに接続されている。
【００３６】
また、整流回路１３１は、バンドパスフィルタ１３０により出力されたコモンモード信号の基本周波数成分を整流してアナログ−デジタル変換回路１３２に出力するように構成されている。
【００３７】
アナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４（図２参照）に接続されるとともに、比較器１３５に接続されている。また、アナログ−デジタル変換回路１３２は、整流回路１３１により整流されたアナログデータとしてのコモンモード信号の基本周波数成分をデジタルデータに変換して比較器１３５に出力するように構成されている。なお、アナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４により出力されるサンプリング遅延信号（図４参照）が入力されるイネーブル端子ＥＮを有している。これにより、アナログ−デジタル変換回路１３２は、サンプリング遅延信号がＨレベルの期間において上記変換処理を行う一方、サンプリング遅延信号がＬレベルの期間において上記変換処理を停止するように構成されている。
【００３８】
比較器１３５は、判定レジスタ１３４に接続されるとともに、ＣＰＵ１４に接続されている。この判定レジスタ１３４には、ユーザの設定に基づいて、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かの検出の基準となるしきい値（たとえば、３０ｍＶ）が格納されている。比較器１３５は、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力されたデジタルデータとしてのコモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値と、判定レジスタ１３４に格納された上記しきい値とを比較するように構成されている。また、比較器１３５は、上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回る場合に、ＣＰＵ１４に対してＨレベルの断線徴候検出信号を送信するように構成されている。
【００３９】
図１に示すように、ＣＰＵ１４は、送受信制御回路１１と断線徴候検出回路１３と表示部１５とに接続されている。また、ＣＰＵ１４は、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている。具体的には、ＣＰＵ１４は、断線徴候検出回路１３の判定器１３３（図５参照）からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる制御を行うように構成されている。表示部１５は、ＣＰＵ１４に接続されている。この表示部１５は、たとえばＬＥＤやＬＣＤなどからなる。
【００４０】
次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出システム１００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際における断線徴候検出回路１３の動作について説明する。
【００４１】
まず、第１実施形態では、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否か判断の基準となるしきい値が予めユーザにより判定レジスタ１３４に設定されている。
【００４２】
次に、コモンモード信号抽出回路１２（図１参照）により出力されたコモンモード信号がバンドパスフィルタ１３０に入力される。第１実施形態では、このコモンモード信号は、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信される通信フレーム（図４参照）のプリアンブル期間におけるコモンモード信号である。そして、上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分（第１実施形態のコモンモード信号の基本周波数成分）がバンドパスフィルタ１３０により抽出される。
【００４３】
次に、バンドパスフィルタ１３０により抽出された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分が整流回路１３１により整流される。そして、整流回路１３１により整流された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分が、アナログ−デジタル変換回路１３２によりデジタルデータに変換される。なお、このアナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４（図２参照）により出力されるサンプリング遅延信号（図４参照）がＨレベルである期間のみ動作する。
【００４４】
次に、判定器１３３の比較器１３５により、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分の振幅値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回っているか否かが比較される。そして、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力された上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回る場合に、比較器１３５によりＨレベルの断線徴候検出信号がＣＰＵ１４に出力される。これにより、通信ケーブル３の断線の徴候が検出される。
【００４５】
次に、図６を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ１４の制御フローについて説明する。
【００４６】
まず、図６に示すように、ステップＳ１において、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力されたか否かが判断される。ステップＳ１においては、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力されるまでこの判断が繰り返される。そして、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、ステップＳ２に進む。次に、ステップＳ２において、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる処理が行われる。そして、処理を終了する。
【００４７】
次に、図７〜図１３を参照して、通信ケーブル３の断線状態の変化を調べるために行った実験について説明する。
【００４８】
本実験では、図７に示すような屈曲試験装置４を用いて、一対の信号線からなる通信ケーブル３の左右方向約９０度の屈曲動作（図８参照）を繰り返し行った。なお、この時、通信ケーブル３の一方端部において、その通信ケーブル３を構成する一対の信号線を互いにショートさせた。また、通信ケーブル３の他方端部において、その通信ケーブル３を構成する一対の信号線のうちの一方端（点Ｖ１とする）を、抵抗Ｒ０を介して５Ｖの電源に接続するとともに、他方端（点Ｖ２とする）を、抵抗Ｒ０を介して０Ｖの電源に接続した。そして、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値をデータロガー５を用いて測定するとともに、その時の通信ケーブル３が通信に使用可能であるか否かを調査した。
【００４９】
図９は、上記データロガー５によるＶ１−Ｖ２間の電圧値の測定結果である。図９に示すように、通信ケーブル３が約１００万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は０Ｖであった。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１０のような状態（第１の状態）であった。
【００５０】
この第１の状態では、図１０に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａが全く断線していなかった。また、この第１の状態では、問題なく通信ケーブル３を通信に使用することが可能であった。
【００５１】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１００万回屈曲された後、約１２０万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、０Ｖと０Ｖよりも少し大きい電圧値との間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１１のような状態（第２の状態）であった。この第２の状態では、図１１に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａに断線が発生していた一方、素線３ａの断線した部分同士が略接触していた。また、この第２の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが実質的に可能であった。
【００５２】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１２０万回屈曲された後、約１５０万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、０Ｖと５Ｖとの間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１２のような状態（第３の状態）であった。この第３の状態では、図１２に示すように、上記第２の状態よりも通信ケーブル３の内部の素線３ａの断線状態が進行していた。また、この第３の状態では、素線３ａの断線した部分間の距離が離れていた。また、この第３の状態では、通信ケーブル３を通信に使用した場合に通信エラーが頻発した。すなわち、この第３の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが実質的に不可能であった。
【００５３】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１５０万回屈曲された以降の期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、５Ｖと５Ｖよりも少し小さい電圧値との間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１３のような状態（第４の状態）であった。この第４の状態では、図１３に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａが略完全に断線していた。また、この第４の状態では、素線３ａの断線した部分間の距離が上記第３の状態よりも離れていた。また、この第４の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが略完全に不可能であった。
【００５４】
以上により、通信ケーブル３が、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化することが分かった。
【００５５】
次に、図１４〜図１９を参照して、第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル３上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを調べるために行った実験について説明する。
【００５６】
本実験では、まず、図１４に示すように、トランシーバ回路６０と、送受信制御回路６１と、コモンモード信号抽出回路６２とを備えるロボットコントローラ６と、トランシーバ回路７０と、送受信制御回路７１と、コモンモード信号抽出回路７２を備えるエンコーダ７とを準備した。そして、ロボットコントローラ６のトランシーバ回路６０とエンコーダ７のトランシーバ回路７０とを、上記第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル３を用いて接続した。なお、トランシーバ回路６０およびトランシーバ回路７０は、上記第１実施形態によるトランシーバ回路１０と同様の構成および機能を有している。また、送受信制御回路６１および送受信制御回路７１は、上記第１実施形態による送受信制御回路１１と同様の構成および機能を有している。また、コモンモード信号抽出回路６２およびコモンモード信号抽出回路７２は、上記第１実施形態によるコモンモード信号抽出回路１２と同様の構成および機能を有している。また、ロボットコントローラ６には、モータ駆動部などのロボットを制御するための種々の機器（図示せず）が設けられている。
【００５７】
ここで、ロボットコントローラ６とエンコーダ７との間で上記第１実施形態のプリアンブルと同様の波形パターンの差動信号（基本周波数は２ＭＨｚ）の送受信を行った。そして、ロボットコントローラ６のコモンモード信号抽出回路６２にスペクトラムアナライザ８を接続して、上記第１〜第４のそれぞれの状態の通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の周波数スペクトラムを測定した。
【００５８】
図１５、図１６、図１７および図１８は、それぞれ、上記第１、第２、第３および第４の状態の通信ケーブル３を用いてロボットコントローラ６とエンコーダ７とを接続した場合におけるスペクトラムアナライザ８の測定結果を示した図である。図１５〜図１８に示すように、第１の状態から第４の状態へと通信ケーブル３の断線状態が進むにつれて、コモンモード信号の基本周波数成分（２ＭＨｚの周波数成分）、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する高調波成分（６ＭＨｚの周波数成分および１０ＭＨｚの周波数成分）の振幅のピーク値が上昇した。また、これらの周波数成分のうち、振幅のピーク値の上昇幅が最も大きいのは、コモンモード信号の基本周波数成分である２ＭＨｚの周波数成分であった。
【００５９】
ここで、図１９は、上記図１５〜図１８に示した周波数スペクトラムのうちの２ＭＨｚの周波数成分の振幅のピーク値の変化を表すグラフである。図１９に示すように、通信ケーブル３が第１の状態から第２の状態になると、振幅値が約１０ｍＶに上昇した。また、通信ケーブル３が第２の状態から第３の状態になると、振幅値が上昇して約５０ｍＶになった。また、通信ケーブル３が第３の状態から第４の状態になると、振幅値がさらに上昇した。
【００６０】
以上により、通信ケーブル３の断線の徴候を検出するには、通信ケーブル３上で送受信される差動信号のコモンモード信号の基本周波数成分（２ＭＨｚの周波数成分）、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分（６ＭＨｚの周波数成分および１０ＭＨｚの周波数成分）のうちの少なくとも１つの振幅値の変化を監視すればよいということが分かった。また、これら複数の周波数成分のうちで振幅値の変化の幅が最も大きいのは基本周波数成分であるということが分かった。また、通信ケーブル３が第３の状態になる前に通信ケーブル３の断線の徴候を検出するには、上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が１０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の値であるか否かを確認すればよいということが分かった。
【００６１】
第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１に、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出回路１３を設ける。これにより、通信ケーブル３に特殊な構造を採用しなくても、断線徴候検出回路１３によって通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。その結果、特殊な通信ケーブル３を用いることなく通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、特殊な通信ケーブル３を用いないことにより、交換用の通信ケーブル３を容易に入手することができるので、通信ケーブル３が断線した際に通信ケーブル３の交換を行うためにシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。また、通信ケーブル３の断線の徴候を検出する専用の機器を通信路（通信ケーブル３）の途中に設ける場合と異なり、通信路の両端におけるインピーダンスの整合を乱すことなく、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、振幅の変化の幅の大きいコモンモード信号の基本周波数成分を用いて通信ケーブル３の断線の徴候の検出を行うことができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを容易に検出することができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１のＣＰＵ１４を、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザに対して通知する制御を行うように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザが容易に認識することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１に表示部１５を設ける。また、ＣＰＵ１４を、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザが容易に視覚的に認識することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があると検出するように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを予め設定されたしきい値により確実に検出することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、通信ケーブル３が、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化する場合に、通信ケーブル３が第３の状態になる前に断線徴候検出回路１３が通信ケーブル３に断線の徴候があると検出することが可能なようにしきい値を設定する。これにより、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になる前に通信ケーブル３に断線の徴候があることを検出することができるので、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になる前に交換用の通信ケーブル３を準備することができる。その結果、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になることによりシステム全体が停止してしまう期間をより短くすることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出する専用の信号を用いる場合と異なり、データ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号を用いることにより、容易に、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、データ通信が行われる際（ロボットの通常稼動中）に通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するためにロボットの稼動を停止して点検などを行う必要がない。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図２０〜図２５を参照して、本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００について説明する。この第２実施形態では、１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とにより構成されている。なお、ロボットコントローラ１ａは、本発明の「第１装置」の一例であるとともに、「ロボット制御装置」の一例である。
【００６９】
本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００は、図２０に示すように、１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とにより構成されている。これら１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とは、６つの通信ケーブル３により互いに通信可能に接続されている。
【００７０】
ロボットコントローラ１ａは、トランシーバ回路１０と、送受信制御回路１１ａと、コモンモード信号抽出回路１２と、断線徴候検出回路１３ａと、ＣＰＵ１４ａと、表示部１５とにより構成されている。これらのトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１ａ、コモンモード信号抽出回路１２および断線徴候検出回路１３ａは、上記６つの通信ケーブル３に対応するように６つずつ設けられている。なお、断線徴候検出回路１３ａは、本発明の「断線徴候検出部」の一例である。また、ＣＰＵ１４ａは、本発明の「制御部」の一例である。
【００７１】
６つのトランシーバ回路１０は、それぞれ、対応する通信ケーブル３と、対応する送受信制御回路１１ａとに接続されている。また、６つの送受信制御回路１１ａは、対応するトランシーバ回路１０と、対応する断線徴候検出回路１３ａと、ＣＰＵ１４ａとに接続されている。図２１に示すように、送受信制御回路１１ａは、ＣＰＵ１４に接続されるＣＰＵインタフェース回路１６と、ＣＰＵインタフェース回路１６に接続される受信制御回路１７ａおよび送信制御回路１８ａとにより構成されている。この受信制御回路１７ａは、受信フレーム（図２３参照）の受信が完了した際に受信完了信号を出力するように構成されている。以下、図２１〜図２３を参照して、送信制御回路１８ａの構成について詳細に説明する。
【００７２】
図２１に示すように、送信制御回路１８ａは、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、フレーム生成回路１８２ａと、送信回路１８３と、遅延回路１８４ａとにより構成されている。フレーム生成回路１８２ａは、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、送信回路１８３と、遅延回路１８４ａと、受信制御回路１７ａとに接続されている。また、フレーム生成回路１８２ａは、受信制御回路１７ａにより出力された受信完了信号が入力された場合に、後述する送信イネーブル信号と、ダミー出力信号とを出力するように構成されている。
【００７３】
遅延回路１８４ａは、フレーム生成回路１８２ａと、断線徴候検出回路１３ａの後述するアナログ−デジタル変換回路１３２ａ（図２４参照）とに接続されている。また、遅延回路１８４ａは、フレーム生成回路１８２ａにより生成されたダミー出力信号（図２３参照）を断線徴候検出回路１３ａの後述するバンドパスフィルタ１３０の時定数分遅延させたダミー出力遅延信号（図２３参照）を生成してアナログ−デジタル変換回路１３２ａに出力するように構成されている。以下、図２２および図２３を参照して、フレーム生成回路１８２ａの構成についてさらに詳細に説明する。
【００７４】
図２２に示すように、フレーム生成回路１８２ａは、５つのレジスタ１８５と、セレクタ１８６と、パラレル−シリアル変換回路（Ｐ−Ｓ変換回路）１８７と、ステートマシン１８８と、ダミー出力信号生成回路１８９と、セレクタ１９０と、ＯＲ素子１９１とにより構成されている。ダミー出力信号生成回路１８９は、ステートマシン１８８に接続されている。また、ダミー出力信号生成回路１８９は、受信制御回路１７ａにより出力された受信完了信号が入力された場合（受信フレームの受信が完了された場合（図２３参照））に、Ｈレベルのダミー出力信号を出力するように構成されている。また、ダミー出力信号生成回路１８９は、ステートマシン１８８により出力された送信開始信号がＨレベルである場合（送信フレームの送信が開始された場合（図２３参照））に、ダミー出力信号をＬレベルにするように構成されている。
【００７５】
セレクタ１９０は、ダミー出力信号生成回路１８９により出力されたダミー出力信号がＨレベルの場合に、セレクタ１８６により出力された送信フレーム（図２３参照）のうちのプリアンブルのみを抽出するように構成されている。ＯＲ素子１９１は、ステートマシン１８８により出力された送信開始信号とダミー出力信号生成回路１８９により出力されたダミー出力信号との論理和をとるように構成されている。この送信開始信号とダミー出力信号との論理和が、上記した送信イネーブル信号である。
【００７６】
すなわち、第２実施形態では、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で上記プリアンブルと同一の波形パターンおよび同一の周波数（２ＭＨｚ）を有するダミー信号が送受信されるように構成されている。
【００７７】
また、第２実施形態では、６つの断線徴候検出回路１３ａは、それぞれ、対応する通信ケーブル３上で送受信されるダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて、対応する通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている。以下、図２４を参照して、断線徴候検出回路１３ａの詳細な構成について説明する。
【００７８】
図２４に示すように、断線徴候検出回路１３ａは、バンドパスフィルタ１３０と、整流回路１３１と、アナログ−デジタル変換回路１３２ａと、判定器１３３とにより構成されている。なお、判定器１３３は、判定レジスタ１３４と、比較器１３５とにより構成されている。
【００７９】
アナログ−デジタル変換回路１３２ａは、送受信制御回路１１ａの遅延回路１８４ａ（図２１参照）により出力されるダミー出力遅延信号（図２３参照）が入力されるイネーブル端子ＥＮを有している。これにより、アナログ−デジタル変換回路１３２は、ダミー出力遅延信号がＨレベルの期間において上記変換処理を行う一方、ダミー出力遅延信号がＬレベルの期間において上記変換処理を停止するように構成されている。
【００８０】
図２０に示すように、ＣＰＵ１４ａは、６つの送受信制御回路１１ａと６つの断線徴候検出回路１３ａと表示部１５とに接続されている。また、ＣＰＵ１４ａは、６つの断線徴候検出回路１３ａにより断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、その通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている。具体的には、ＣＰＵ１４ａは、６つの断線徴候検出回路１３ａのそれぞれの判定器１３３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、その断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる制御を行うように構成されている。
【００８１】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８２】
また、本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際における断線徴候検出回路１３ａの動作についても、アナログ−デジタル変換回路１３２ａの動作条件以外は上記第１実施形態と同様である。このアナログ−デジタル変換回路１３２ａは、送受信制御回路１１ａの遅延回路１８４ａにより出力されたダミー出力遅延信号（図２３参照）がＨレベルの期間において動作する。
【００８３】
次に、図２５を参照して、本発明の第２実施形態による断線徴候検出回路１３ａにより通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ１４ａの制御フローについて説明する。
【００８４】
まず、図２５に示すように、ステップＳ１１において、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力されたか否かが判断される。ステップＳ１１においては、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力されるまでこの判断が繰り返される。そして、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、ステップＳ１２に進む。次に、ステップＳ１２において、Ｈレベルの断線徴候検出信号を出力した断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる処理が行われる。そして、処理を終了する。
【００８５】
第２実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で一定の周波数を有するダミー信号を送受信するように構成する。また、断線徴候検出回路１３ａを、ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われない比較的長期間に渡る監視結果に基づいて、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かをより確実に検出することができる。なお、一般に、ロボットコントローラとエンコーダとが複数の通信ケーブルを介して接続されている状態において、データ通信が行われているケーブル以外のケーブル上で何らの信号も送受信しない場合では、隣接するケーブル間で干渉が起こるという問題（クロストーク）が生じる。ここで、第２実施形態のように、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で一定の周波数を有するダミー信号を送受信すれば、上記クロストークが生じることにより断線徴候検出システム１００が誤動作するのを抑制することができる。
【００８６】
また、第２実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１ａのトランシーバ回路１０とエンコーダ２のトランシーバ回路２０とを、６つの通信ケーブル３により通信可能に接続する。また、断線徴候検出回路１３ａを、６つの通信ケーブル３に対応するように６つ設ける。また、６つの断線徴候検出回路１３ａを、それぞれ、対応する通信ケーブル３上で送受信されるダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて、対応する通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、６つの断線徴候検出回路１３ａにより、それらに対応する６つの通信ケーブル３のそれぞれに断線の徴候があるか否かを容易に検出することができる。
【００８７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８８】
（第３実施形態）
次に、図２６を参照して、本発明の第３実施形態による断線徴候検出システム３００について説明する。この第３実施形態では、ロボットコントローラ１とエンコーダ２とにより構成された上記第１実施形態と異なり、ロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とにより構成されている。ここで、ティーチングペンダント９は、ロボットに動作を教示するための装置である。なお、ティーチングペンダント９は、本発明の「第２装置」の一例であるとともに、「教示装置」の一例である。
【００８９】
図２６に示すように、本発明の第３実施形態による断線徴候検出システム３００は、ロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とにより構成されている。これらのロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とは、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されている。
【００９０】
ティーチングペンダント９は、トランシーバ回路９０と、送受信制御回路９１と、コモンモード信号抽出回路９２と、断線徴候検出回路９３と、ＣＰＵ９４と、表示部９５とにより構成されている。これらのトランシーバ回路９０、送受信制御回路９１、コモンモード信号抽出回路９２、断線徴候検出回路９３、ＣＰＵ９４および表示部９５は、それぞれ、ロボットコントローラ１のトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１、コモンモード信号抽出回路１２、断線徴候検出回路１３、ＣＰＵ１４および表示部１５と同様の構成および機能を有している。
【００９１】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９２】
また、第３実施形態の断線徴候検出システム３００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際におけるティーチングペンダント９の断線徴候検出回路９３の動作については、上記第１実施形態の断線徴候検出システム１００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際におけるロボットコントローラ１の断線徴候検出回路１３の動作と同様である。
【００９３】
また、第３実施形態によるティーチングペンダント９の断線徴候検出回路９３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ９４の制御フローについても、上記第１実施形態によるロボットコントローラ１のＣＰＵ１４の制御フロー（図６参照）と同様である。
【００９４】
第３実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１およびティーチングペンダント９の両方に、それぞれ、断線徴候検出回路１３および断線徴候検出回路９３を設ける。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを、ロボットコントローラ１側だけでなくティーチングペンダント９側においても検出することができる。その結果、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かをより確実に検出することができる。また、断線徴候検出回路１３および断線検出回路９３により通信ケーブル３の断線の徴候を検出することによって、通信ケーブル３が完全に断線する前に交換用の通信ケーブル３を準備することができる。これにより、通信ケーブル３が完全に断線して通信に使用不可能な状態になることによりシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。
【００９５】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９７】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅以外を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出してもよい。
【００９８】
また、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する高調波成分のうちの少なくとも１つの振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出すればよい。
【００９９】
また、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブルに断線の徴候があることを表示部に表示してユーザに通知する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブルに断線の徴候があることを音声によりユーザに通知するようにしてもよい。また、上記第１〜第３実施形態では、ロボットコントローラの内部に表示部を設け、その表示部を用いて通信ケーブルに断線の徴候があることを表示する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ロボットコントローラに表示部を有する装置を接続して、その表示部を有する装置を用いて通信ケーブルに断線の徴候があることを表示してもよい。
【０１００】
また、上記第２実施形態では、ロボットコントローラを６つのエンコーダに接続する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ロボットコントローラを５つ以下のエンコーダに接続してもよいし、７つ以上のエンコーダに接続してもよい。
【０１０１】
また、上記第３実施形態では、断線徴候システムを、通信ケーブルを介して接続された表示部を有するロボットコントローラおよび表示部を有するティーチングペンダントにより構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、断線徴候システムを、たとえば、通信ケーブルを介して接続された表示部を有するロボットコントローラおよび表示部を有するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ ロボットコントローラ（第１装置、ロボット制御装置）
２ エンコーダ（第２装置）
３ 通信ケーブル
９ ティーチングペンダント（第２装置、教示装置）
１０ トランシーバ回路（第１通信部）
１３、１３ａ、９３ 断線徴候検出回路（断線徴候検出部）
１４、１４ａ、９４ ＣＰＵ（制御部）
１５、９５ 表示部
２０、９０ トランシーバ回路（第２通信部）
１００、２００、３００ 断線徴候検出システム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するために用いる断線検知機能付きケーブルが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この断線検知機能付きケーブルは、線心と、屈曲寿命の異なる複数の素線とにより構成されている。この断線検知機能付きケーブルが繰り返し屈曲される場合、複数の素線が屈曲寿命の短い順に断線していくことによってケーブル全体の抵抗値が段階的に変化する。この場合、ケーブル全体の抵抗値の変化を測定することにより、ケーブルに断線の徴候があるか否かを段階的に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の断線検知機能付きケーブルでは、ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するために特殊な構造のケーブル（線心と、屈曲寿命の異なる複数の素線とからなるケーブル）を用いる必要があるという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、特殊なケーブルを用いることなくケーブルに断線の徴候があるか否かを検出することが可能な断線徴候検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による断線徴候検出システムは、通信ケーブルを介して互いに通信可能に接続される第１通信部を含む第１装置および第２通信部を含む第２装置を備え、第１装置および第２装置の少なくとも一方は、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を含む。
【０００７】
この一の局面による断線徴候検出システムでは、上記のように、第１装置および第２装置の少なくとも一方に、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を設ける。これにより、通信ケーブルとして特殊な構造を採用しなくても、断線徴候検出部によって通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、特殊なケーブルを用いないことにより、交換用のケーブルを容易に入手することができるので、ケーブルが断線した際にケーブルの交換を行うためにシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路により生成される送信フレームおよびサンプリング信号と遅延回路により生成されるサンプリング遅延信号との関係を示すイメージ図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路により通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】通信ケーブルの断線状態の変化を調べるために行った実験について説明するための図である。
【図８】図７に示す実験に用いた屈曲試験装置により通信ケーブルが屈曲される状態を説明するための図である。
【図９】図７に示す実験に用いたデータロガーによる測定結果を示すグラフである。
【図１０】第１の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１１】第２の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１２】第３の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１３】第４の状態の通信ケーブルの内部の素線の断線状態を示す模式図である。
【図１４】第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを調べるために行った実験について説明するための図である。
【図１５】第１の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１６】第２の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１７】第３の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１８】第４の状態の通信ケーブル上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１９】図１５〜図１８に示した周波数スペクトラムのうちの２ＭＨｚの周波数成分の振幅のピーク値の変化を示すグラフである。
【図２０】本発明の第２実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの送受信制御回路のフレーム生成回路により生成される送信フレームおよびダミー出力信号と遅延回路により生成されるダミー出力遅延信号との関係を示すイメージ図である。
【図２４】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第２実施形態によるロボットコントローラの断線徴候検出回路により通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】本発明の第３実施形態による断線徴候検出システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出システム１００の構成について説明する。
【００１１】
図１に示すように、断線徴候検出システム１００は、ロボットを制御するためのロボットコントローラ１と、そのロボットを駆動するモータの位置を検出するエンコーダ２とにより構成されている。これらのロボットコントローラ１とエンコーダ２とは、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されている。なお、ロボットコントローラ１は、本発明の「第１装置」の一例であるとともに、「ロボット制御装置」の一例である。また、エンコーダ２は、本発明の「第２装置」の一例である。
【００１２】
ロボットコントローラ１は、トランシーバ回路１０と、送受信制御回路１１と、コモンモード信号抽出回路１２と、断線徴候検出回路１３と、ＣＰＵ１４と、表示部１５とにより構成されている。また、ロボットコントローラ１には、モータ駆動部などのロボットを制御するための種々の機器（図示せず）が設けられている。なお、トランシーバ回路１０は、本発明の「第１通信部」の一例である。また、断線徴候検出回路１３は、本発明の「断線徴候検出部」の一例である。また、ＣＰＵ１４は、本発明の「制御部」の一例である。
【００１３】
エンコーダ２は、トランシーバ回路２０と、送受信制御回路２１と、コモンモード信号抽出回路２２とにより構成されている。このエンコーダ２のトランシーバ回路２０、送受信制御回路２１およびコモンモード信号抽出回路２２は、それぞれ、ロボットコントローラ１のトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１およびコモンモード信号抽出回路１２と同様の構成および機能を有しているので、以下では説明を省略する。なお、トランシーバ回路２０は、本発明の「第２通信部」の一例である。
【００１４】
次に、図１〜図５を参照して、ロボットコントローラ１の各部の構成について説明する。
【００１５】
トランシーバ回路１０は、通信ケーブル３と送受信制御回路１１とに接続されている。また、トランシーバ回路１０は、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して差動信号を送受信可能なように構成されている。具体的には、トランシーバ回路１０は、マンチェスター符号化方式により符号化されたデータ信号（通信フレーム（図４参照））を、４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信可能なように構成されている。なお、一般に、通信フレームが４Ｍｂｐｓの伝送速度で送受信される場合、その通信フレームを構成する送信フレームおよび受信フレームのプリアンブルは、２ＭＨｚのビット列からなる。
【００１６】
送受信制御回路１１は、トランシーバ回路１０と断線徴候検出回路１３とＣＰＵ１４とに接続されている。また、送受信制御回路１１は、トランシーバ回路１０によるデータ信号の送受信の制御を行うように構成されている。また、送受信制御回路１１は、図２に示すように、ＣＰＵ１４に接続されるＣＰＵインタフェース回路１６と、ＣＰＵインタフェース回路１６に接続される受信制御回路１７および送信制御回路１８とにより構成されている。
【００１７】
以下、図２および図４を参照して、送信制御回路１８の構成について詳細に説明する。
【００１８】
図２に示すように、送信制御回路１８は、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、フレーム生成回路１８２と、送信回路１８３と、遅延回路１８４とにより構成されている。
【００１９】
送信データメモリ１８０は、ＣＰＵインタフェース回路１６とＣＲＣデータ生成回路１８１とフレーム生成回路１８２とに接続されている。また、送信データメモリ１８０は、トランシーバ回路１０により送信される送信フレームのうちの送信データ（図４参照）が格納されるように構成されている。
【００２０】
ＣＲＣデータ生成回路１８１は、送信データメモリ１８０とフレーム生成回路１８２とに接続されている。また、ＣＲＣデータ生成回路１８１は、送信データメモリ１８０に格納された送信データからＣＲＣ（巡回冗長検査）に基づく誤り検出を行うためのＣＲＣデータを生成するように構成されている。
【００２１】
フレーム生成回路１８２は、送信データメモリ１８０とＣＲＣデータ生成回路１８１と送信回路１８３と遅延回路１８４とに接続されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信データメモリ１８０に格納された送信データと、ＣＲＣデータ生成回路１８１により生成されたＣＲＣデータとから送信フレーム（図４参照）を生成するように構成されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信フレームのプリアンブルが送信される期間のみＨレベルになるサンプリング信号（図４参照）を出力するように構成されている。また、フレーム生成回路１８２は、送信フレームの送信開始時にＨレベルになる送信開始信号を出力するように構成されている。
【００２２】
送信回路１８３は、フレーム生成回路１８２とトランシーバ回路１０とに接続されている。また、送信回路１８３は、フレーム生成回路１８２により生成された送信フレーム（図４参照）をマンチェスター符号化方式により符号化してトランシーバ回路１０に出力するように構成されている。遅延回路１８４は、フレーム生成回路１８２と、断線徴候検出回路１３の後述するアナログ−デジタル変換回路１３２（図５参照）とに接続されている。
【００２３】
また、遅延回路１８４は、フレーム生成回路１８２により生成されたサンプリング信号を断線徴候検出回路１３の後述するバンドパスフィルタ１３０（図５参照）の時定数分遅延させたサンプリング遅延信号（図４参照）を出力するように構成されている。
【００２４】
以下、図３および図４を参照して、フレーム生成回路１８２の構成についてさらに詳細に説明する。
【００２５】
図３に示すように、フレーム生成回路１８２は、５つのレジスタ１８５と、セレクタ１８６と、パラレル−シリアル変換回路（Ｐ−Ｓ変換回路）１８７と、ステートマシン１８８とにより構成されている。５つのレジスタ１８５は、それぞれ、送信フレーム（図４参照）のプリアンブル（ＰＲＥ）、スタートフラグ（ＳＦ）、送信データ（ＤＡＴＡ）、ＣＲＣデータおよびエンドフラグ（ＥＦ）が格納されるように構成されている。セレクタ１８６は、ステートマシン１８８による制御に基づいて、レジスタ１８５のそれぞれに格納されたプリアンブル、スタートフラグ、送信データ、ＣＲＣデータおよびエンドフラグをこの順番で組み合わせることによって、送信フレームをパラレルデータとして出力するように構成されている。
【００２６】
ステートマシン１８８は、セレクタ１８６の制御を行うとともに、送信フレームのプリアンブルが送信される期間のみＨレベルになるサンプリング信号（図４参照）を出力するように構成されている。また、ステートマシン１８８は、送信フレームの送信開始時にＨレベルになる送信開始信号を出力するように構成されている。
【００２７】
パラレル−シリアル変換回路１８７は、セレクタ１８６により出力されたパラレルデータとしての送信フレームをシリアルデータに変換して出力するように構成されている。
【００２８】
図１に示すように、コモンモード信号抽出回路１２は、通信ケーブル３と断線徴候検出回路１３とに接続されている。また、コモンモード信号抽出回路１２は、一対の信号線からなる通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を抽出するように構成されている。また、コモンモード信号抽出回路１２は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３により構成されている。なお、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の一方端は、通信ケーブル３を構成する一対の信号線のそれぞれに接続されている。また、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の他方端は、抵抗Ｒ３の一方端に接続されている。また、抵抗Ｒ３の他方端は、シグナルグラウンドＳＧに接続されているとともに、コンデンサＣ１を介してフレームグラウンドＦＧに接続されている。
【００２９】
第１実施形態では、断線徴候検出回路１３は、コモンモード信号抽出回路１２と送受信制御回路１１とＣＰＵ１４とに接続されている。また、断線徴候検出回路１３は、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている。具体的には、断線徴候検出回路１３は、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号（通信フレーム（図４参照））のプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するように構成されている。なお、上記したように、第１実施形態の通信ケーブル３上で送受信される通信フレームのプリアンブルは、２ＭＨｚのビット列からなるので、そのプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数は２ＭＨｚである。
【００３０】
ここで、断線徴候検出回路１３に通信ケーブル３の断線の徴候を検出させるためには、通信ケーブル３上で送受信される差動信号のコモンモード信号の基本周波数成分、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分のうちの少なくとも１つを監視させればよいことが後述する本願発明者の実験により判明している。また、これら複数の周波数成分のうちで振幅値の変化の幅が最も大きいのは基本周波数成分であることが後述する本願発明者の実験により判明している。また、通信ケーブル３は、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化することが後述する本願発明者の実験により判明している。
【００３１】
また、第１実施形態では、断線徴候検出回路１３は、通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があると検出するように構成されている。このしきい値は、メーカまたはユーザにより断線徴候検出回路１３の後述する判定レジスタ１３４（図５参照）に設定されるように構成されている。
【００３２】
また、第１実施形態では、通信ケーブル３が第３の状態（断線していることにより実質的に通信に使用不可能な状態）になる前に断線徴候検出回路１３が通信ケーブル３に断線の徴候があると検出することが可能なように上記しきい値が設定されている。なお、このしきい値を１０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の値に設定すれば、通信ケーブル３が第３の状態になる前に通信ケーブル３に断線の徴候があると断線徴候検出回路１３に検出させることができることが後述する本願発明者の実験により判明している。
【００３３】
以下、図５を参照して、断線徴候検出回路１３の詳細な構成について説明する。
【００３４】
図５に示すように、断線徴候検出回路１３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３０と、整流回路１３１と、アナログ−デジタル変換回路１３２と、判定器１３３とにより構成されている。なお、判定器１３３は、判定レジスタ１３４と、比較器１３５とにより構成されている。
【００３５】
バンドパスフィルタ１３０は、コモンモード信号抽出回路１２と整流回路１３１とに接続されている。また、バンドパスフィルタ１３０は、コモンモード信号抽出回路１２により出力されたコモンモード信号から基本周波数成分（第１実施形態では、２ＭＨｚの周波数成分）を抽出して整流回路１３１に出力するように構成されている。整流回路１３１は、バンドパスフィルタ１３０とアナログ−デジタル変換回路１３２とに接続されている。
【００３６】
また、整流回路１３１は、バンドパスフィルタ１３０により出力されたコモンモード信号の基本周波数成分を整流してアナログ−デジタル変換回路１３２に出力するように構成されている。
【００３７】
アナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４（図２参照）に接続されるとともに、比較器１３５に接続されている。また、アナログ−デジタル変換回路１３２は、整流回路１３１により整流されたアナログデータとしてのコモンモード信号の基本周波数成分をデジタルデータに変換して比較器１３５に出力するように構成されている。なお、アナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４により出力されるサンプリング遅延信号（図４参照）が入力されるイネーブル端子ＥＮを有している。これにより、アナログ−デジタル変換回路１３２は、サンプリング遅延信号がＨレベルの期間において上記変換処理を行う一方、サンプリング遅延信号がＬレベルの期間において上記変換処理を停止するように構成されている。
【００３８】
比較器１３５は、判定レジスタ１３４に接続されるとともに、ＣＰＵ１４に接続されている。この判定レジスタ１３４には、ユーザの設定に基づいて、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かの検出の基準となるしきい値（たとえば、３０ｍＶ）が格納されている。比較器１３５は、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力されたデジタルデータとしてのコモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値と、判定レジスタ１３４に格納された上記しきい値とを比較するように構成されている。また、比較器１３５は、上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回る場合に、ＣＰＵ１４に対してＨレベルの断線徴候検出信号を送信するように構成されている。
【００３９】
図１に示すように、ＣＰＵ１４は、送受信制御回路１１と断線徴候検出回路１３と表示部１５とに接続されている。また、ＣＰＵ１４は、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている。具体的には、ＣＰＵ１４は、断線徴候検出回路１３の判定器１３３（図５参照）からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる制御を行うように構成されている。表示部１５は、ＣＰＵ１４に接続されている。この表示部１５は、たとえばＬＥＤやＬＣＤなどからなる。
【００４０】
次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出システム１００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際における断線徴候検出回路１３の動作について説明する。
【００４１】
まず、第１実施形態では、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否か判断の基準となるしきい値が予めユーザにより判定レジスタ１３４に設定されている。
【００４２】
次に、コモンモード信号抽出回路１２（図１参照）により出力されたコモンモード信号がバンドパスフィルタ１３０に入力される。第１実施形態では、このコモンモード信号は、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信される通信フレーム（図４参照）のプリアンブル期間におけるコモンモード信号である。そして、上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分（第１実施形態のコモンモード信号の基本周波数成分）がバンドパスフィルタ１３０により抽出される。
【００４３】
次に、バンドパスフィルタ１３０により抽出された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分が整流回路１３１により整流される。そして、整流回路１３１により整流された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分が、アナログ−デジタル変換回路１３２によりデジタルデータに変換される。なお、このアナログ−デジタル変換回路１３２は、送受信制御回路１１の遅延回路１８４（図２参照）により出力されるサンプリング遅延信号（図４参照）がＨレベルである期間のみ動作する。
【００４４】
次に、判定器１３３の比較器１３５により、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力された上記コモンモード信号の２ＭＨｚの周波数成分の振幅値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回っているか否かが比較される。そして、アナログ−デジタル変換回路１３２により出力された上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅値が判定レジスタ１３４に格納されたしきい値を上回る場合に、比較器１３５によりＨレベルの断線徴候検出信号がＣＰＵ１４に出力される。これにより、通信ケーブル３の断線の徴候が検出される。
【００４５】
次に、図６を参照して、本発明の第１実施形態による断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ１４の制御フローについて説明する。
【００４６】
まず、図６に示すように、ステップＳ１において、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力されたか否かが判断される。ステップＳ１においては、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力されるまでこの判断が繰り返される。そして、断線徴候検出回路１３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、ステップＳ２に進む。次に、ステップＳ２において、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる処理が行われる。そして、処理を終了する。
【００４７】
次に、図７〜図１３を参照して、通信ケーブル３の断線状態の変化を調べるために行った実験について説明する。
【００４８】
本実験では、図７に示すような屈曲試験装置４を用いて、一対の信号線からなる通信ケーブル３の左右方向約９０度の屈曲動作（図８参照）を繰り返し行った。なお、この時、通信ケーブル３の一方端部において、その通信ケーブル３を構成する一対の信号線を互いにショートさせた。また、通信ケーブル３の他方端部において、その通信ケーブル３を構成する一対の信号線のうちの一方端（点Ｖ１とする）を、抵抗Ｒ０を介して５Ｖの電源に接続するとともに、他方端（点Ｖ２とする）を、抵抗Ｒ０を介して０Ｖの電源に接続した。そして、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値をデータロガー５を用いて測定するとともに、その時の通信ケーブル３が通信に使用可能であるか否かを調査した。
【００４９】
図９は、上記データロガー５によるＶ１−Ｖ２間の電圧値の測定結果である。図９に示すように、通信ケーブル３が約１００万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は０Ｖであった。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１０のような状態（第１の状態）であった。
【００５０】
この第１の状態では、図１０に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａが全く断線していなかった。また、この第１の状態では、問題なく通信ケーブル３を通信に使用することが可能であった。
【００５１】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１００万回屈曲された後、約１２０万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、０Ｖと０Ｖよりも少し大きい電圧値との間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１１のような状態（第２の状態）であった。この第２の状態では、図１１に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａに断線が発生していた一方、素線３ａの断線した部分同士が略接触していた。また、この第２の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが実質的に可能であった。
【００５２】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１２０万回屈曲された後、約１５０万回屈曲されるまでの期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、０Ｖと５Ｖとの間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１２のような状態（第３の状態）であった。この第３の状態では、図１２に示すように、上記第２の状態よりも通信ケーブル３の内部の素線３ａの断線状態が進行していた。また、この第３の状態では、素線３ａの断線した部分間の距離が離れていた。また、この第３の状態では、通信ケーブル３を通信に使用した場合に通信エラーが頻発した。すなわち、この第３の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが実質的に不可能であった。
【００５３】
また、図９に示すように、通信ケーブル３が約１５０万回屈曲された以降の期間において、Ｖ１−Ｖ２間の電圧値は、５Ｖと５Ｖよりも少し小さい電圧値との間を振動していた。この期間における通信ケーブル３の内部の状態をＸ線を用いて観測すると、図１３のような状態（第４の状態）であった。この第４の状態では、図１３に示すように、通信ケーブル３の内部の素線３ａが略完全に断線していた。また、この第４の状態では、素線３ａの断線した部分間の距離が上記第３の状態よりも離れていた。また、この第４の状態では、通信ケーブル３を通信に使用することが略完全に不可能であった。
【００５４】
以上により、通信ケーブル３が、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化することが分かった。
【００５５】
次に、図１４〜図１９を参照して、第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル３上で所定のデータ信号を送受信した際におけるコモンモード信号の周波数スペクトラムを調べるために行った実験について説明する。
【００５６】
本実験では、まず、図１４に示すように、トランシーバ回路６０と、送受信制御回路６１と、コモンモード信号抽出回路６２とを備えるロボットコントローラ６と、トランシーバ回路７０と、送受信制御回路７１と、コモンモード信号抽出回路７２を備えるエンコーダ７とを準備した。そして、ロボットコントローラ６のトランシーバ回路６０とエンコーダ７のトランシーバ回路７０とを、上記第１〜第４の状態のそれぞれの通信ケーブル３を用いて接続した。なお、トランシーバ回路６０およびトランシーバ回路７０は、上記第１実施形態によるトランシーバ回路１０と同様の構成および機能を有している。また、送受信制御回路６１および送受信制御回路７１は、上記第１実施形態による送受信制御回路１１と同様の構成および機能を有している。また、コモンモード信号抽出回路６２およびコモンモード信号抽出回路７２は、上記第１実施形態によるコモンモード信号抽出回路１２と同様の構成および機能を有している。また、ロボットコントローラ６には、モータ駆動部などのロボットを制御するための種々の機器（図示せず）が設けられている。
【００５７】
ここで、ロボットコントローラ６とエンコーダ７との間で上記第１実施形態のプリアンブルと同様の波形パターンの差動信号（基本周波数は２ＭＨｚ）の送受信を行った。そして、ロボットコントローラ６のコモンモード信号抽出回路６２にスペクトラムアナライザ８を接続して、上記第１〜第４のそれぞれの状態の通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の周波数スペクトラムを測定した。
【００５８】
図１５、図１６、図１７および図１８は、それぞれ、上記第１、第２、第３および第４の状態の通信ケーブル３を用いてロボットコントローラ６とエンコーダ７とを接続した場合におけるスペクトラムアナライザ８の測定結果を示した図である。図１５〜図１８に示すように、第１の状態から第４の状態へと通信ケーブル３の断線状態が進むにつれて、コモンモード信号の基本周波数成分（２ＭＨｚの周波数成分）、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する高調波成分（６ＭＨｚの周波数成分および１０ＭＨｚの周波数成分）の振幅のピーク値が上昇した。また、これらの周波数成分のうち、振幅のピーク値の上昇幅が最も大きいのは、コモンモード信号の基本周波数成分である２ＭＨｚの周波数成分であった。
【００５９】
ここで、図１９は、上記図１５〜図１８に示した周波数スペクトラムのうちの２ＭＨｚの周波数成分の振幅のピーク値の変化を表すグラフである。図１９に示すように、通信ケーブル３が第１の状態から第２の状態になると、振幅値が約１０ｍＶに上昇した。また、通信ケーブル３が第２の状態から第３の状態になると、振幅値が上昇して約５０ｍＶになった。また、通信ケーブル３が第３の状態から第４の状態になると、振幅値がさらに上昇した。
【００６０】
以上により、通信ケーブル３の断線の徴候を検出するには、通信ケーブル３上で送受信される差動信号のコモンモード信号の基本周波数成分（２ＭＨｚの周波数成分）、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分（６ＭＨｚの周波数成分および１０ＭＨｚの周波数成分）のうちの少なくとも１つの振幅値の変化を監視すればよいということが分かった。また、これら複数の周波数成分のうちで振幅値の変化の幅が最も大きいのは基本周波数成分であるということが分かった。また、通信ケーブル３が第３の状態になる前に通信ケーブル３の断線の徴候を検出するには、上記コモンモード信号の基本周波数成分の振幅のピーク値が１０ｍＶ以上５０ｍＶ未満の値であるか否かを確認すればよいということが分かった。
【００６１】
第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１に、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出回路１３を設ける。これにより、通信ケーブル３に特殊な構造を採用しなくても、断線徴候検出回路１３によって通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。その結果、特殊な通信ケーブル３を用いることなく通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、特殊な通信ケーブル３を用いないことにより、交換用の通信ケーブル３を容易に入手することができるので、通信ケーブル３が断線した際に通信ケーブル３の交換を行うためにシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。また、通信ケーブル３の断線の徴候を検出する専用の機器を通信路（通信ケーブル３）の途中に設ける場合と異なり、通信路の両端におけるインピーダンスの整合を乱すことなく、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、振幅の変化の幅の大きいコモンモード信号の基本周波数成分を用いて通信ケーブル３の断線の徴候の検出を行うことができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを容易に検出することができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１のＣＰＵ１４を、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザに対して通知する制御を行うように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザが容易に認識することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１に表示部１５を設ける。また、ＣＰＵ１４を、断線徴候検出回路１３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があることをユーザが容易に視覚的に認識することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、通信ケーブル３上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、通信ケーブル３に断線の徴候があると検出するように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを予め設定されたしきい値により確実に検出することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、通信ケーブル３が、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化する場合に、通信ケーブル３が第３の状態になる前に断線徴候検出回路１３が通信ケーブル３に断線の徴候があると検出することが可能なようにしきい値を設定する。これにより、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になる前に通信ケーブル３に断線の徴候があることを検出することができるので、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になる前に交換用の通信ケーブル３を準備することができる。その結果、通信ケーブル３が実質的に通信に使用不可能な状態になることによりシステム全体が停止してしまう期間をより短くすることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、断線徴候検出回路１３を、ロボットコントローラ１とエンコーダ２との間でデータ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出する専用の信号を用いる場合と異なり、データ通信が行われる際に通信ケーブル３上で送受信されるデータ信号を用いることにより、容易に、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができる。また、データ通信が行われる際（ロボットの通常稼動中）に通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するためにロボットの稼動を停止して点検などを行う必要がない。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図２０〜図２５を参照して、本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００について説明する。この第２実施形態では、１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とにより構成されている。なお、ロボットコントローラ１ａは、本発明の「第１装置」の一例であるとともに、「ロボット制御装置」の一例である。
【００６９】
本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００は、図２０に示すように、１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とにより構成されている。これら１つのロボットコントローラ１ａと６つのエンコーダ２とは、６つの通信ケーブル３により互いに通信可能に接続されている。
【００７０】
ロボットコントローラ１ａは、トランシーバ回路１０と、送受信制御回路１１ａと、コモンモード信号抽出回路１２と、断線徴候検出回路１３ａと、ＣＰＵ１４ａと、表示部１５とにより構成されている。これらのトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１ａ、コモンモード信号抽出回路１２および断線徴候検出回路１３ａは、上記６つの通信ケーブル３に対応するように６つずつ設けられている。なお、断線徴候検出回路１３ａは、本発明の「断線徴候検出部」の一例である。また、ＣＰＵ１４ａは、本発明の「制御部」の一例である。
【００７１】
６つのトランシーバ回路１０は、それぞれ、対応する通信ケーブル３と、対応する送受信制御回路１１ａとに接続されている。また、６つの送受信制御回路１１ａは、対応するトランシーバ回路１０と、対応する断線徴候検出回路１３ａと、ＣＰＵ１４ａとに接続されている。図２１に示すように、送受信制御回路１１ａは、ＣＰＵ１４に接続されるＣＰＵインタフェース回路１６と、ＣＰＵインタフェース回路１６に接続される受信制御回路１７ａおよび送信制御回路１８ａとにより構成されている。この受信制御回路１７ａは、受信フレーム（図２３参照）の受信が完了した際に受信完了信号を出力するように構成されている。以下、図２１〜図２３を参照して、送信制御回路１８ａの構成について詳細に説明する。
【００７２】
図２１に示すように、送信制御回路１８ａは、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、フレーム生成回路１８２ａと、送信回路１８３と、遅延回路１８４ａとにより構成されている。フレーム生成回路１８２ａは、送信データメモリ１８０と、ＣＲＣデータ生成回路１８１と、送信回路１８３と、遅延回路１８４ａと、受信制御回路１７ａとに接続されている。また、フレーム生成回路１８２ａは、受信制御回路１７ａにより出力された受信完了信号が入力された場合に、後述する送信イネーブル信号と、ダミー出力信号とを出力するように構成されている。
【００７３】
遅延回路１８４ａは、フレーム生成回路１８２ａと、断線徴候検出回路１３ａの後述するアナログ−デジタル変換回路１３２ａ（図２４参照）とに接続されている。また、遅延回路１８４ａは、フレーム生成回路１８２ａにより生成されたダミー出力信号（図２３参照）を断線徴候検出回路１３ａの後述するバンドパスフィルタ１３０の時定数分遅延させたダミー出力遅延信号（図２３参照）を生成してアナログ−デジタル変換回路１３２ａに出力するように構成されている。以下、図２２および図２３を参照して、フレーム生成回路１８２ａの構成についてさらに詳細に説明する。
【００７４】
図２２に示すように、フレーム生成回路１８２ａは、５つのレジスタ１８５と、セレクタ１８６と、パラレル−シリアル変換回路（Ｐ−Ｓ変換回路）１８７と、ステートマシン１８８と、ダミー出力信号生成回路１８９と、セレクタ１９０と、ＯＲ素子１９１とにより構成されている。ダミー出力信号生成回路１８９は、ステートマシン１８８に接続されている。また、ダミー出力信号生成回路１８９は、受信制御回路１７ａにより出力された受信完了信号が入力された場合（受信フレームの受信が完了された場合（図２３参照））に、Ｈレベルのダミー出力信号を出力するように構成されている。また、ダミー出力信号生成回路１８９は、ステートマシン１８８により出力された送信開始信号がＨレベルである場合（送信フレームの送信が開始された場合（図２３参照））に、ダミー出力信号をＬレベルにするように構成されている。
【００７５】
セレクタ１９０は、ダミー出力信号生成回路１８９により出力されたダミー出力信号がＨレベルの場合に、セレクタ１８６により出力された送信フレーム（図２３参照）のうちのプリアンブルのみを抽出するように構成されている。ＯＲ素子１９１は、ステートマシン１８８により出力された送信開始信号とダミー出力信号生成回路１８９により出力されたダミー出力信号との論理和をとるように構成されている。この送信開始信号とダミー出力信号との論理和が、上記した送信イネーブル信号である。
【００７６】
すなわち、第２実施形態では、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で上記プリアンブルと同一の波形パターンおよび同一の周波数（２ＭＨｚ）を有するダミー信号が送受信されるように構成されている。
【００７７】
また、第２実施形態では、６つの断線徴候検出回路１３ａは、それぞれ、対応する通信ケーブル３上で送受信されるダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて、対応する通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている。以下、図２４を参照して、断線徴候検出回路１３ａの詳細な構成について説明する。
【００７８】
図２４に示すように、断線徴候検出回路１３ａは、バンドパスフィルタ１３０と、整流回路１３１と、アナログ−デジタル変換回路１３２ａと、判定器１３３とにより構成されている。なお、判定器１３３は、判定レジスタ１３４と、比較器１３５とにより構成されている。
【００７９】
アナログ−デジタル変換回路１３２ａは、送受信制御回路１１ａの遅延回路１８４ａ（図２１参照）により出力されるダミー出力遅延信号（図２３参照）が入力されるイネーブル端子ＥＮを有している。これにより、アナログ−デジタル変換回路１３２は、ダミー出力遅延信号がＨレベルの期間において上記変換処理を行う一方、ダミー出力遅延信号がＬレベルの期間において上記変換処理を停止するように構成されている。
【００８０】
図２０に示すように、ＣＰＵ１４ａは、６つの送受信制御回路１１ａと６つの断線徴候検出回路１３ａと表示部１５とに接続されている。また、ＣＰＵ１４ａは、６つの断線徴候検出回路１３ａにより断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合に、その通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている。具体的には、ＣＰＵ１４ａは、６つの断線徴候検出回路１３ａのそれぞれの判定器１３３からＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、その断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる制御を行うように構成されている。
【００８１】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８２】
また、本発明の第２実施形態による断線徴候検出システム２００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際における断線徴候検出回路１３ａの動作についても、アナログ−デジタル変換回路１３２ａの動作条件以外は上記第１実施形態と同様である。このアナログ−デジタル変換回路１３２ａは、送受信制御回路１１ａの遅延回路１８４ａにより出力されたダミー出力遅延信号（図２３参照）がＨレベルの期間において動作する。
【００８３】
次に、図２５を参照して、本発明の第２実施形態による断線徴候検出回路１３ａにより通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ１４ａの制御フローについて説明する。
【００８４】
まず、図２５に示すように、ステップＳ１１において、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力されたか否かが判断される。ステップＳ１１においては、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力されるまでこの判断が繰り返される。そして、６つの断線徴候検出回路１３ａのうちのいずれかからＨレベルの断線徴候検出信号が入力された場合に、ステップＳ１２に進む。次に、ステップＳ１２において、Ｈレベルの断線徴候検出信号を出力した断線徴候検出回路１３ａに対応する通信ケーブル３に断線の徴候があることを表示部１５に表示させる処理が行われる。そして、処理を終了する。
【００８５】
第２実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で一定の周波数を有するダミー信号を送受信するように構成する。また、断線徴候検出回路１３ａを、ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われない比較的長期間に渡る監視結果に基づいて、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出することができるので、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かをより確実に検出することができる。なお、一般に、ロボットコントローラとエンコーダとが複数の通信ケーブルを介して接続されている状態において、データ通信が行われているケーブル以外のケーブル上で何らの信号も送受信しない場合では、隣接するケーブル間で干渉が起こるという問題（クロストーク）が生じる。ここで、第２実施形態のように、ロボットコントローラ１ａとエンコーダ２との間でデータ通信が行われていない期間において、通信ケーブル３上で一定の周波数を有するダミー信号を送受信すれば、上記クロストークが生じることにより断線徴候検出システム１００が誤動作するのを抑制することができる。
【００８６】
また、第２実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１ａのトランシーバ回路１０とエンコーダ２のトランシーバ回路２０とを、６つの通信ケーブル３により通信可能に接続する。また、断線徴候検出回路１３ａを、６つの通信ケーブル３に対応するように６つ設ける。また、６つの断線徴候検出回路１３ａを、それぞれ、対応する通信ケーブル３上で送受信されるダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて、対応する通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを検出するように構成する。これにより、６つの断線徴候検出回路１３ａにより、それらに対応する６つの通信ケーブル３のそれぞれに断線の徴候があるか否かを容易に検出することができる。
【００８７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８８】
（第３実施形態）
次に、図２６を参照して、本発明の第３実施形態による断線徴候検出システム３００について説明する。この第３実施形態では、ロボットコントローラ１とエンコーダ２とにより構成された上記第１実施形態と異なり、ロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とにより構成されている。ここで、ティーチングペンダント９は、ロボットに動作を教示するための装置である。なお、ティーチングペンダント９は、本発明の「第２装置」の一例であるとともに、「教示装置」の一例である。
【００８９】
図２６に示すように、本発明の第３実施形態による断線徴候検出システム３００は、ロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とにより構成されている。これらのロボットコントローラ１とティーチングペンダント９とは、一対の信号線からなる通信ケーブル３を介して互いに通信可能に接続されている。
【００９０】
ティーチングペンダント９は、トランシーバ回路９０と、送受信制御回路９１と、コモンモード信号抽出回路９２と、断線徴候検出回路９３と、ＣＰＵ９４と、表示部９５とにより構成されている。これらのトランシーバ回路９０、送受信制御回路９１、コモンモード信号抽出回路９２、断線徴候検出回路９３、ＣＰＵ９４および表示部９５は、それぞれ、ロボットコントローラ１のトランシーバ回路１０、送受信制御回路１１、コモンモード信号抽出回路１２、断線徴候検出回路１３、ＣＰＵ１４および表示部１５と同様の構成および機能を有している。
【００９１】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９２】
また、第３実施形態の断線徴候検出システム３００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際におけるティーチングペンダント９の断線徴候検出回路９３の動作については、上記第１実施形態の断線徴候検出システム１００により通信ケーブル３の断線の徴候が検出される際におけるロボットコントローラ１の断線徴候検出回路１３の動作と同様である。
【００９３】
また、第３実施形態によるティーチングペンダント９の断線徴候検出回路９３により通信ケーブル３の断線の徴候が検出された場合におけるＣＰＵ９４の制御フローについても、上記第１実施形態によるロボットコントローラ１のＣＰＵ１４の制御フロー（図６参照）と同様である。
【００９４】
第３実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ１およびティーチングペンダント９の両方に、それぞれ、断線徴候検出回路１３および断線徴候検出回路９３を設ける。これにより、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かを、ロボットコントローラ１側だけでなくティーチングペンダント９側においても検出することができる。その結果、通信ケーブル３に断線の徴候があるか否かをより確実に検出することができる。また、断線徴候検出回路１３および断線検出回路９３により通信ケーブル３の断線の徴候を検出することによって、通信ケーブル３が完全に断線する前に交換用の通信ケーブル３を準備することができる。これにより、通信ケーブル３が完全に断線して通信に使用不可能な状態になることによりシステム全体が停止してしまう期間を短くすることができる。
【００９５】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９７】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の振幅以外を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出してもよい。
【００９８】
また、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分、および、その基本周波数の奇数倍の周波数を有する高調波成分のうちの少なくとも１つの振幅を監視することにより、通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出すればよい。
【００９９】
また、上記第１〜第３実施形態では、通信ケーブルに断線の徴候があることを表示部に表示してユーザに通知する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、通信ケーブルに断線の徴候があることを音声によりユーザに通知するようにしてもよい。また、上記第１〜第３実施形態では、ロボットコントローラの内部に表示部を設け、その表示部を用いて通信ケーブルに断線の徴候があることを表示する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ロボットコントローラに表示部を有する装置を接続して、その表示部を有する装置を用いて通信ケーブルに断線の徴候があることを表示してもよい。
【０１００】
また、上記第２実施形態では、ロボットコントローラを６つのエンコーダに接続する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ロボットコントローラを５つ以下のエンコーダに接続してもよいし、７つ以上のエンコーダに接続してもよい。
【０１０１】
また、上記第３実施形態では、断線徴候システムを、通信ケーブルを介して接続された表示部を有するロボットコントローラおよび表示部を有するティーチングペンダントにより構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、断線徴候システムを、たとえば、通信ケーブルを介して接続された表示部を有するロボットコントローラおよび表示部を有するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ ロボットコントローラ（第１装置、ロボット制御装置）
２ エンコーダ（第２装置）
３ 通信ケーブル
９ ティーチングペンダント（第２装置、教示装置）
１０ トランシーバ回路（第１通信部）
１３、１３ａ、９３ 断線徴候検出回路（断線徴候検出部）
１４、１４ａ、９４ ＣＰＵ（制御部）
１５、９５ 表示部
２０、９０ トランシーバ回路（第２通信部）
１００、２００、３００ 断線徴候検出システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ケーブルを介して互いに通信可能に接続される第１通信部を含む第１装置および第２通信部を含む第２装置を備え、
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を含む、断線徴候検出システム。
【請求項２】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分、および、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分のうちの少なくとも１つの振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１に記載の断線徴候検出システム。
【請求項３】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項２に記載の断線徴候検出システム。
【請求項４】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があると検出するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項５】
前記通信ケーブルは、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化するように構成されており、
前記通信ケーブルが前記第３の状態になる前に前記断線徴候検出部が前記通信ケーブルに断線の徴候があると検出することが可能なように前記しきい値が設定されている、請求項４に記載の断線徴候検出システム。
【請求項６】
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記断線徴候検出部により前記通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があることをユーザに対して通知する制御を行う制御部をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項７】
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記制御部に加えて表示部をさらに含み、
前記制御部は、前記断線徴候検出部により前記通信ケーブルの断線の徴候があると検出された場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があることを前記表示部に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている、請求項６に記載の断線徴候検出システム。
【請求項８】
前記断線徴候検出部は、前記第１装置と前記第２装置との間でデータ通信が行われる際に前記通信ケーブル上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項９】
前記第１装置と前記第２装置との間でデータ通信が行われていない期間は、前記通信ケーブル上で一定の周波数を有するダミー信号が送受信されるように構成されており、
前記断線徴候検出部は、前記ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１０】
前記第１装置の前記第１通信部と前記第２装置の前記第２通信部とは、複数の通信ケーブルにより通信可能に接続されており、
前記断線徴候検出部は、前記複数の通信ケーブルに対応するように複数設けられており、
前記複数の断線徴候検出部は、それぞれ、対応する通信ケーブル上で送受信される前記ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記対応する通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項９に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１１】
前記第１装置および前記第２装置の両方が、前記断線徴候検出部を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１２】
前記第１装置は、ロボットを制御するためのロボット制御装置であり、前記第２装置は、前記ロボットを駆動するモータの位置を検出するためのエンコーダ、または、前記ロボット制御装置を教示するための教示装置である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１】
通信ケーブルを介して互いに通信可能に接続される第１通信部を含む第１装置および第２通信部を含む第２装置を備え、
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記通信ケーブル上で送受信される差動信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出する断線徴候検出部を含む、断線徴候検出システム。
【請求項２】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分、および、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数の奇数倍の周波数を有する複数の高調波成分のうちの少なくとも１つの振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１に記載の断線徴候検出システム。
【請求項３】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の基本周波数成分の振幅を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項２に記載の断線徴候検出システム。
【請求項４】
前記断線徴候検出部は、前記差動信号に基づくコモンモード信号の振幅のピーク値が予め設定されたしきい値を上回る場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があると検出するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項５】
前記通信ケーブルは、断線していない第１の状態と、断線している一方実質的に通信に使用可能な第２の状態と、断線していることにより実質的に通信に使用不可能な第３の状態と、断線していることにより略完全に通信に使用不可能な第４の状態とにこの順番で断線状態に向かって変化するように構成されており、
前記通信ケーブルが前記第３の状態になる前に前記断線徴候検出部が前記通信ケーブルに断線の徴候があると検出することが可能なように前記しきい値が設定されている、請求項４に記載の断線徴候検出システム。
【請求項６】
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記断線徴候検出部により前記通信ケーブルの断線の徴候が検出された場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があることをユーザに対して通知する制御を行う制御部をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項７】
前記第１装置および前記第２装置の少なくとも一方は、前記制御部に加えて表示部をさらに含み、
前記制御部は、前記断線徴候検出部により前記通信ケーブルの断線の徴候があると検出された場合に、前記通信ケーブルに断線の徴候があることを前記表示部に表示してユーザに対して通知する制御を行うように構成されている、請求項６に記載の断線徴候検出システム。
【請求項８】
前記断線徴候検出部は、前記第１装置と前記第２装置との間でデータ通信が行われる際に前記通信ケーブル上で送受信されるデータ信号のプリアンブル期間におけるコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項９】
前記第１装置と前記第２装置との間でデータ通信が行われていない期間は、前記通信ケーブル上で一定の周波数を有するダミー信号が送受信されるように構成されており、
前記断線徴候検出部は、前記ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１０】
前記第１装置の前記第１通信部と前記第２装置の前記第２通信部とは、複数の通信ケーブルにより通信可能に接続されており、
前記断線徴候検出部は、前記複数の通信ケーブルに対応するように複数設けられており、
前記複数の断線徴候検出部は、それぞれ、対応する通信ケーブル上で送受信される前記ダミー信号に基づくコモンモード信号を監視するとともに、監視結果に基づいて前記対応する通信ケーブルに断線の徴候があるか否かを検出するように構成されている、請求項９に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１１】
前記第１装置および前記第２装置の両方が、前記断線徴候検出部を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【請求項１２】
前記第１装置は、ロボットを制御するためのロボット制御装置であり、前記第２装置は、前記ロボットを駆動するモータの位置を検出するためのエンコーダ、または、前記ロボット制御装置を教示するための教示装置である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の断線徴候検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−１０３０２７（Ｐ２０１２−１０３０２７Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９５０６（Ｐ２０１０−２４９５０６）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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