JP2019181073A - ケーブル巻取システム - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル巻取り時の挙動を安定させるケーブル巻取システムを提供する。【解決手段】ケーブル巻取システムは、ケーブルと、モータと、ケーブルを巻取り可能な回転体と、モータ制御システムと、を備える。モータ制御システムは、回転体の回転速度を検出する回転検出装置と、モータを駆動するモータ駆動回路と、モータ駆動回路を制御する制御装置と、を有する。ケーブルが繰り出される場合において、制御装置は、回転体のトルクがトルクの最大制限値を超えないように、モータ駆動回路を制御し、回転体のトルクがトルクの最大制限値を下回ると、ケーブルを回転体に巻き取るように、モータ駆動回路を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、繰り出されたケーブルを巻き取るケーブル巻取システムに関する。

特許文献１には、使用者が重り抵抗に抗して所定の筋肉を収縮するウエイトスタック式トレーニング装置が記載されている。特許文献２には、ワイヤに加わる張力に応じて上下に撓むアームの撓み量を増幅する撓み量増幅機構と、この撓み量拡大機構で増幅された撓み量を計測する歪みゲージと、この歪みゲージで得た張力が所定値より大きいときにはワイヤを繰り出し、小さいときにはワイヤを巻取るようにサーボモータのトルクを制御する上肢運動訓練装置が記載されている。

特開平２−２６５５７７号公報 特開２０１２−０６１１０１号公報

特許文献１の技術は、ケーブルが伸びた後、ケーブルを戻すように縮める場合、重りの荷重によりケーブルが縮む速度が意図せず大きくなり、ケーブルを引き出した操作者に心理的な圧迫を与える可能性がある。

特許文献２の技術において、ワイヤに加わる張力に応じて上下に撓むアーム、撓み量増幅機構及び歪みゲージが必要である。特許文献２の技術は、機械的な撓み量を検出していることから、アーム、撓み量増幅機構及び歪みゲージのいずれかの故障を考慮して、信頼性を高める要望がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、信頼性を高め、ケーブル巻取り時の挙動を安定させるケーブル巻取システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、一態様に係るケーブル巻取システムは、ケーブルと、モータと、前記モータに取り付けられ、ケーブルを巻取り可能な回転体と、前記回転体の回転速度を検出する回転検出装置と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路を制御する制御装置と、を有するモータ制御システムと、を備え、前記ケーブルが繰り出される場合において、前記制御装置は、前記回転体のトルクがトルクの最大制限値を超えないように、前記モータ駆動回路を制御し、前記回転体のトルクがトルクの最大制限値を下回ると、前記ケーブルを前記回転体に巻き取るように、前記モータ駆動回路を制御する。

これにより、重りを使用したケーブルの伸縮とは異なり、繰り出されたケーブルが巻き取りに切り替わる違和感を操作者に与えにくい。また、歪みゲージが不要である。このため、信頼性が向上し、ケーブル巻取り時の挙動が安定する。

望ましい態様として、前記ケーブルが巻き取られる場合において、前記制御装置は、前記回転体の回転速度を予め設定された最大回転速度になるように、前記モータ駆動回路を制御する。これにより、操作者にケーブルの巻取り速度が一定であるように認識させ、ケーブル巻取り時の挙動を安定させることができる。

望ましい態様として、前記回転検出装置は、少なくとも前記回転体の回転に応じて正弦波の信号及び余弦波の信号を出力する第１センサ部と、前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて前記回転体の絶対角度を算出する角度算出部をそれぞれ備える第１検出器及び第２検出器と、前記第１検出器及び前記第２検出器の少なくとも１つが異常と判断した場合、異常処理を処理する制御装置と、を備え、前記第１検出器が検出する前記回転体の位置と、前記第２検出器が検出する前記回転体の位置とが異なる。

これにより、正弦波の信号及び余弦波の信号に基づいて回転体の絶対角度を算出するので、温度ドリフトの影響が小さくなり、検出精度が向上する。第２検出器は、第１検出器とは検出する回転体の位置が異なるので、同じＩＣパッケージ内のセンサ同士の比較よりも、環境変化に対して異常判断の信頼性が高くなる。

望ましい態様として、前記第１検出器が検出する前記回転体の絶対角度を第１回転角度とし、前記第２検出器が検出する絶対角度を第２回転角度として、前記第１回転角度と前記第２回転角度を比較する角度比較部を備える。これによれば、絶対角度同士の比較となり、異常の有無を判断することができる。

望ましい態様として、前記制御装置は、前記角度比較部を備え、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、前記異常処理を処理する。これによれば、温度ドリフトの影響が少ないので、上限閾値又は下限閾値を狭くし、異常の検出精度を高めることができる。

望ましい態様として、前記角度比較部と、前記第１回転角度の情報を第１信号に変換する第１信号生成部と、を備える信号処理部をさらに備え、前記角度比較部は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、自己診断情報として異常のステータス情報を生成し、前記信号処理部は、前記第１信号と、前記自己診断情報とを前記制御装置へ出力し、前記制御装置は、前記自己診断情報に異常のステータス情報がある場合、前記異常処理を処理する。これによれば、制御装置の演算負荷が小さくなり、第１検出器又は第２検出器の異常時に、異常処理の開始遅延の時間を短くすることができる。

望ましい態様として、前記第１検出器及び前記第２検出器は、それぞれの前記絶対角度の情報をシリアル信号の第１信号に変換する第１信号生成部と、ＡＢＺ信号の第２信号に変換する第２信号生成部と、を備え、前記角度比較部を第１信号の角度比較部として備え、さらに前記第２信号を比較する第２信号の角度比較部とを備える信号処理部をさらに備え、前記第１信号の角度比較部は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、第１自己診断情報として異常のステータス情報を生成し、前記第２信号の角度比較部は、前記第１検出器の第２信号と、前記第２検出器の第２信号とが予め定められた相対関係と一致しない場合、第２自己診断情報として、異常のステータス情報を生成し、前記信号処理部は、前記第１信号と、前記第１自己診断情報と、前記第２自己診断情報を前記制御装置へ出力し、前記制御装置は、前記第１自己診断情報又は前記第２自己診断情報に異常のステータス情報がある場合、前記異常処理を処理する。これにより、第１検出器又は第２検出器の異常であるのか、信号処理系統が異常であるのか、容易に判別することができる。

望ましい態様として、前記第１検出器が検出する前記回転体の位置と、前記第２検出器が検出する前記回転体の位置と、が機械角で１８０°であり、前記制御装置は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との平均値に基づいて、前記モータを制御する。これによれば、モータ制御システムは、回転体の偏心による誤差成分を低減した状態でモータを制御できる。

望ましい態様として、前記異常処理において、前記制御装置は、前記モータを停止させる処理を行う。これにより、モータ制御の安全性が向上する。

望ましい態様として、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより報知する報知部をさらに備え、前記異常処理において、前記制御装置は、前記報知部を動作させる。これにより、オペレータが異常を早期に認識できるようになる。

望ましい態様として、さらに、前記回転体の回転に応じて正弦波の信号及び余弦波の信号を出力する第２センサ部を備え、前記回転体は、Ｎ極とＳ極とからなる磁極対が等間隔に同心のリング状に並び、互いに磁極対数が異なる複数の磁気トラックを有し、前記第１センサ部は、１つの前記磁気トラックの磁界に応じた前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号を出力し、前記第２センサ部は、他の前記磁気トラックの磁界を検知して正弦波の信号及び余弦波の信号を出力し、前記モータ制御システムは、前記第１センサ部から前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて第１位相を算出する第１位相検出部と、前記第２センサ部から前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて第２位相を算出する第２位相検出部と、前記角度算出部は、前記第１位相及び前記第２位相に基づいて前記回転体の絶対角度を算出する。これによれば、角度算出部は、絶対角度を容易に算出できる。

本発明によれば、モータ制御の信頼性が向上するモータ制御システムを提供することができる。

図１は、実施形態１に係るケーブル巻取システムを説明するための説明図である。 図２は、実施形態１に係るケーブル巻取システムの構成を説明するための説明図である。 図３は、実施形態１に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。 図４は、図２に示す回転体の各磁気トラックを説明するための説明図である。 図５は、図２に示す回転体の各磁気トラックの他の例を示す図である。 図６は、実施形態１に係る磁気トラックに対する第１検出器及び第２検出器の配置例を示す図である。 図７は、実施形態１に係るモータ制御システムの図６に示すIＩＶ−IＩＶ断面図である。 図８は、実施形態１に係るモータ制御システムの各磁気センサを説明するための説明図である。 図９は、実施形態１に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。 図１０は、シリアル信号の送信形態を説明するための説明図である。 図１１は、実施形態１に係るケーブル巻取システムにおけるケーブルの繰り出し及び巻取りを説明するためのフローチャートである。 図１２は、ケーブルを繰り出す場合の電流、回転数及びトルクの特性を説明するための説明図である。 図１３は、ケーブルを繰り出す場合のケーブル長さと繰り出し時間との関係を説明するための説明図である。 図１４は、ケーブルを巻き取る場合のケーブル長さと巻取り時間との関係を説明するための説明図である。 図１５は、ケーブルを巻き取る場合の回転体の回転数と巻取り時間との関係を説明するための説明図である。 図１６は、実施形態１に係るモータ制御システムにおける異常処理を説明するためのフローチャートである。 図１７は、実施形態１のモータ制御システムにおいて、第１検出器及び第１検出器の自己診断を説明するための説明図である。 図１８は、実施形態２に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。 図１９は、実施形態２に係るモータ制御システムにおける異常処理を説明するためのフローチャートである。 図２０は、実施形態３に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。 図２１は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。 図２２は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形に基づいて生成されるＡＢＺ信号及びシリアル信号の例を示す図である。 図２３は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。 図２４は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形に基づいて生成されるＡＢＺ信号及びシリアル信号の例を示す図である。 図２５は、実施形態３の変形例において、磁気トラックに対する第１検出器及び第２検出器の配置例を示す図である。 図２６は、実施形態３の変形例に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るケーブル巻取システムの使用例を説明するための説明図である。図２は、実施形態１に係るケーブル巻取システムの構成を説明するための説明図である。図３は、実施形態１に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。図４は、図２に示す回転体の各磁気トラックを説明するための説明図である。図５は、図２に示す回転体の各磁気トラックの他の例を示す図である。図１に示すように、実施形態１に係るケーブル巻取システム１は、モータ制御システム１０００と、ケーブル９１とを備える。ケーブル巻取システム１の使用例としては、図１に、ケーブルトレーニングマシンを例示する。ケーブルトレーニングマシンは、操作者が操作する操作部９２と、滑車９３、滑車９４と、ケーブル巻取システム１を備える。

図２に示すように、ケーブル巻取システム１は、モータＭと、モータＭの回転と同期して回転し、かつ磁気トラック２を有する回転体１００と、回転検出装置２００と、モータ駆動回路３００と、上位制御装置５００と、を備える。回転体１００には、ケーブル９１が巻き付いている。

図３、図４及び図５に示すように、実施形態１において、磁気トラック２（図２参照）は、第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂを有する。回転検出装置２００は、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂとを有する。このように、図３に示すモータ制御システム１０００は、モータＭと、モータＭの回転と同期して回転し、かつ第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂを有する回転体１００と、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂと、モータ駆動回路３００と、上位制御装置５００と、報知部６００とを備える。第１検出器２００Ａは、第１磁気センサ３Ａと、第２磁気センサ３Ｂと、第１位相検出部５Ａと、第２位相検出部５Ｂと、位相差検出部６と、角度算出部７と、信号生成部８と、記憶部１０と、第１出力ポートＰ１Ａとを備える。また、信号生成部８は、第１信号生成部８Ａを有する。

第２検出器２００Ｂは、第１磁気センサ３Ａと、第２磁気センサ３Ｂと、第１位相検出部５Ａと、第２位相検出部５Ｂと、位相差検出部６と、角度算出部７と、信号生成部８と、記憶部１０と、第１出力ポートＰ１Ｂとを備える。また、信号生成部８は、第１信号生成部８Ａを有する。以下、本実施形態は、第１検出器２００Ａについて、説明するが、第２検出器２００Ｂについては、第１検出器２００Ａと同じ構成であるので、同じ構成には同じ符号を用いて詳細な説明は、適宜省略する。

モータ駆動回路３００は、モータ指令値算出部５０３のモータ指令値に応じて、モータＭを駆動する。

モータＭは、駆動対象である回転体１００に直接回転力を伝達する装置であり、例えばダイレクトドライブ（以下、ＤＤ）モータである。ＤＤモータは、駆動対象に直接回転力を伝達するため、摩擦損失が少なく回転効率を高めることができる。モータＭは、回転軸Ｘを中心に、回転体１００を回転させる。

上位制御装置５００は、コンピュータであり、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、内部記憶部と、入力インターフェースと、出力インターフェースと、を含んでいる。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び記憶部５０５は、内部バスで接続されている。ＲＯＭには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、演算手段であり、ＲＡＭをワークエリアとして使用しながらＲＯＭや記憶部５０５に記憶されているプログラムを実行することにより、図３に示す回転算出部５０１、角度比較部５０２、モータ指令値算出部５０３、自己診断部５０４、状態検出部５１１、トルク算出部５１２及びトルク制御部５１３を含む種々の機能を実現する。

報知部６００は、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知する。報知部６００は、例えば、電子ブザー、発光ダイオード、振動モータのいずれか１つを備える。

本実施形態において、第１検出器２００Ａは、例えば、１つのＩＣチップに集積化されている。これにより、モータ制御システム１０００を構成する部品点数の低減、第１磁気センサ３Ａと第２磁気センサ３Ｂとの間の位置精度の向上、製造コストや組立コストの低減等を図ることができ、小型且つ安価なモータ制御システム１０００を実現可能である。なお、例えば記憶部１０は、第１検出器２００Ａの外部にあってもよい。これにより、第１検出器２００Ａの更なる小型化及び低コスト化を実現することができる。第２検出器２００Ｂについては、第１検出器２００Ａと同じである。

図６は、実施形態１に係る磁気トラックに対する第１検出器及び第２検出器の配置例を示す図である。図７は、実施形態１に係るモータ制御システムの図６に示すIＩＶ−IＩＶ断面図である。図８は、実施形態１に係るモータ制御システムの各磁気センサを説明するための説明図である。

図４に示すように、実施形態１の回転体１００は、Ｎ極とＳ極とからなる磁極対２Ａ１が等間隔に並ぶ第１磁気トラック２Ａと、磁極対２Ｂ１が等間隔に並ぶ第２磁気トラック２Ｂとが、回転体１００の回転軸Ｘを軸心とする同心のリング状に、径方向に並び設けられている。実施形態１の第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂは、例えば回転体１００の軸方向の一方の端面にある硬磁性体が、周方向に等間隔でＮ極及びＳ極に交互に着磁されることで得られる。具体的に、第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂは、例えば図に網がけしてある部分がＮ極、網がけのない部分がＳ極といったように、周方向に異なる磁極が交互に等間隔で配されている。図４に示す例において、第１磁気トラック２Ａは、１２対の磁極対２Ａ１を有している。また、第２磁気トラック２Ｂは、８対の磁極対２Ｂ１を有している。

なお、本実施形態において、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数と第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数との関係は、図４に示す例に限るものではない。図５に示すように、第１磁気トラック２Ａは、３２対の磁極対２Ａ１を有していてもよい。また、第２磁気トラック２Ｂは、３１対の磁極対２Ｂ１を有していてもよい。すなわち、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数をＰ（Ｐは自然数）としたとき、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数はＰ−１となっていてもよい。また、図示しないが、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数をＰとしたとき、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数はＰ＋１となっていてもよい。第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数がＰであり、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数がＰ−１（又は、Ｐ＋１）の場合、回転体１００におけるＡ点の数は１つとなる。

回転体１００の端面にある硬磁性体は、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等から構成することが可能である。なお、回転体１００自体が硬磁性体であってもよい。

本実施形態では、第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂが回転体１００の軸方向の一方の端面にあるアキシャル型の構成としている。このような構成とすることで、モータ制御システム１０００を軸方向に薄くすることができ、また、中空穴を大きくすることができる。これにより、例えば、内輪回転型や外輪回転型の軸受に適用する、あるいは、中空穴に機器のケーブルを配線する構造に適用することが容易となる。モータ制御システム１０００を適用する機器の設計の自由度を高めることができる。

図６及び図７に示すように、実施形態１の第１検出器２００Ａは、磁気トラック２が設けられた回転体１００とギャップを介してアキシャル方向に対向して設けられている。磁気トラック２は、第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂを有している。第２検出器２００Ｂは、第１検出器２００Ａとは異なる位置で、回転体１００とギャップを介してアキシャル方向に対向して設けられている。より具体的には、第１検出器２００Ａの第１磁気センサ３Ａは、第１磁気トラック２Ａに対向し、第１磁気トラック２Ａの磁界を検知する。第１検出器２００Ａの第２磁気センサ３Ｂは、第２磁気トラック２Ｂに対向し、第２磁気トラック２Ｂの磁界を検知する。第１検出器２００Ａは、回転体１００とは同期回転しない、図２に示す回転検出装置２００の位置（固定部位）に設けられている。

図８に示すように、第１磁気センサ３Ａは、２つの磁気センサ素子３Ａ１、３Ａ２を備える。磁気センサ素子３Ａ１、３Ａ２は、第１磁気トラック２Ａの１つの磁極対２Ａ１のピッチを１周期として、電気角で９０°の位相差を有するように、磁極対２Ａ１の並び方向に離して配置されている。また、第２磁気センサ３Ｂは、２つの磁気センサ素子３Ｂ１、３Ｂ２を備える。磁気センサ素子３Ｂ１、３Ｂ２は、第２磁気トラック２Ｂの１つの磁極対２Ｂ１のピッチを１周期として、電気角で９０°の位相差を有するように、磁極対２Ｂ１の並び方向に離して配置されている。

磁気センサ素子３Ａ１、３Ａ２及び磁気センサ素子３Ｂ１、３Ｂ２としては、例えば、ホール素子、磁気抵抗効果（ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ））センサなどの磁気センサ素子を用いることができる。磁気抵抗効果センサとしては、ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサなどを用いることができる。

第１磁気センサ３Ａは、磁極対２Ａ１内の位相に応じた正弦波の信号である第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１及び磁極対２Ａ１内の位相に応じた余弦波の信号である第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１を出力する。また、第２磁気センサ３Ｂは、磁極対２Ｂ１内の位相に応じた正弦波の信号である第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２及び磁極対２Ｂ１内の位相に応じた余弦波の信号である第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２を出力する。

図３に示すように、第１磁気センサ３Ａから出力された第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１及び第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１は、第１位相検出部５Ａに入力される。また、第２磁気センサ３Ｂから出力された第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２及び第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２は、第２位相検出部５Ｂに入力される。

図９は、実施形態１に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。図９の（ａ）は、第１磁気トラック２Ａの磁極パターンを示している。図９の（ｂ）は、第２磁気トラック２Ｂの磁極パターンの一例を示している。図９の（ｃ）は、磁気センサ素子３Ａ１から第１位相検出部５Ａに入力される第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１の波形を示している。図９の（ｄ）は、磁気センサ素子３Ａ２から第１位相検出部５Ａに入力される第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１の波形を示している。図９の（ｅ）は、磁気センサ素子３Ｂ１から第２位相検出部５Ｂに入力される第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２の波形を示している。図９の（ｆ）は、磁気センサ素子３Ｂ２から第２位相検出部５Ｂに入力される第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２の波形を示している。図９の（ｇ）は、第１位相検出部５Ａから出力される検出位相信号の波形を示している。図９の（ｈ）は、第２位相検出部５Ｂから出力される検出位相信号の波形を示している。図９の（ｉ）は、位相差検出部６から出力される位相差信号の波形を示している。

図９に示す例では、第１磁気トラック２Ａの３つの磁極対２Ａ１からなるａ点からｂ点の区間に対し、第２磁気トラック２Ｂの２つの磁極対２Ｂ１が対応している。すなわち、ａ点とｂ点とで、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致する。この場合、ａ点を基準としたｂ点までの任意位置における絶対角度を検出することができる。このように、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致する２点間の絶対角度を検出することができる。

図４に示した例では、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数を１２、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数を８とし、Ａ点において第１磁気トラック２Ａの磁極位相と第２磁気トラック２Ｂの磁極位相とが一致している。図４において、回転体１００におけるＡ点の数は４つある。回転体１００の周方向で隣り合う一対のＡ点間が、図９及び図１０に示すａ点からｂ点までの区間に相当する。第１検出器２００Ａは、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致するＡ点を原点位置として、回転体１００の絶対角度を検出することができる。また、第１検出器２００Ａは、回転体１００が９０°回転する毎にＡ点を１回検出する。第１検出器２００Ａは、Ａ点の検出数をカウントすることで、回転体１００の絶対角度を９０°以上の範囲でも検出することができる。

また、図５に示した例では、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数を３２（Ｐ＝３２）、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数を３１（Ｐ−１＝３１）とし、Ａ点において第１磁気トラック２Ａの磁極位相と第２磁気トラック２Ｂの磁極位相とが一致している。図５に示す例では、第１検出器２００Ａは、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致するＡ点を原点位置として、回転体１００の全周における絶対角度を検出することができる。また、第１検出器２００Ａは、回転体１００が３６０°回転する毎にＡ点を１回検出する。第１検出器２００Ａは、Ａ点の検出数をカウントすることで、回転体１００の絶対角度を３６０°以上の範囲でも検出することができる。

第１位相検出部５Ａは、図９の（ｃ）（ｄ）に例示した入力信号に基づき、図９の（ｇ）に例示した検出位相信号を出力する。具体的には、第１位相検出部５Ａは、第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１及び第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１から磁極対２Ａ１内の位相（θ１＝ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎθ１／ｃｏｓθ１））を算出する。これにより、温度ドリフトの影響が小さくなり、検出精度が向上する。第２位相検出部５Ｂは、図９の（ｅ）（ｆ）に例示した入力信号に基づき、図９の（ｈ）に例示した検出位相信号を出力する。具体的には、第２位相検出部５Ｂは、第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２及び第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２から磁極対２Ｂ１内の位相（θ２＝ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２））を算出する。これにより、温度ドリフトの影響が小さくなり、検出精度が向上する。

位相差検出部６は、第１位相検出部５Ａ及び第２位相検出部５Ｂから出力された各検出位相信号に基づき、図９の（ｉ）に例示した位相差信号を出力する。

角度算出部７は、位相差検出部６で求められた位相差を、予め設定された計算パラメータに従い絶対角度へ換算する処理を行う。角度算出部７で用いられる計算パラメータは、記憶部１０に記憶されている。

第１信号生成部８Ａは、角度算出部７が出力する絶対角度の情報を、第１出力ポートＰ１Ａを介して上位制御装置５００に出力する。図１０は、シリアル信号の送信形態を説明するための説明図である。第１信号は、図１０に示すようなシリアル信号である。シリアル信号ＳＡ、ＳＢには、角度算出部７が出力する絶対角度の情報が含まれている。シリアル信号ＳＣには、モータ制御システム１０００に対して、原点であるＡ点（図４、図５参照）などのステータスに関する情報が含まれている。また、シリアル信号ＳＤには、ビットチェック用の情報が含まれている。

記憶部１０には、角度算出部７で用いられる計算パラメータの他に、第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数、第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数、絶対角度基準位置等、モータ制御システム１０００の動作に必要な情報が記憶されている。記憶部１０としては、例えば、不揮発性メモリが例示される。なお、記憶部１０に記憶された計算パラメータや、モータ制御システム１０００の動作に必要な情報は、例えば、後述の上位制御装置５００から更新可能な構成としてもよい。これにより、モータ制御システム１０００の使用状況に応じた設定が可能となる。

図１１は、実施形態１に係るケーブル巻取システムにおけるケーブルの繰り出し及び巻取りを説明するためのフローチャートである。図１２は、ケーブルを繰り出す場合の電流、回転数及びトルクの特性を説明するための説明図である。図１３は、ケーブルを繰り出す場合のケーブル長さと繰り出し時間との関係を説明するための説明図である。図１４は、ケーブルを巻き取る場合のケーブル長さと巻取り時間との関係を説明するための説明図である。図１５は、ケーブルを巻き取る場合の回転体の回転数と巻取り時間との関係を説明するための説明図である。以下、図１、図２、図３及び図１１を参照しつつケーブル巻取システム１におけるケーブルの繰り出し及び巻取りを説明する。

図１１に示すように、上位制御装置５００において、トルク制御部５１３は、記憶部５０５に記憶された制御条件の読み出しを行う（ステップＳＴ１０１）。本実施形態において、制御条件は、予め記憶されている、モータＭの最大回転速度ＲＳＬ（図１５参照）、絶対回転角度の最大許容偏差ＬＡ（図１３参照）、トルク制御時の基準トルクＴＣ（図１２）等である。絶対回転角度の最大許容偏差は、ケーブル９１が繰り出し方向Ｆに繰り出された場合に、最大で許容できる引き出し距離をモータＭの回転体１００の絶対角度に換算した値である。

次に、状態検出部５１１は、回転検出装置２００からの回転角度の情報及びモータ駆動回路３００で検知したモータＭの電流Ｉの情報を検出する第１状態検出を開始する（ステップＳＴ１０２）。このとき、回転検出装置２００からの最初に状態を検出した絶対回転角度が基準絶対回転角度Ｌ０である。

トルク算出部５１２は、回転検出装置２００からの回転角度の情報及びモータ駆動回路３００で検知したモータＭの電流Ｉの情報と、記憶部５０５に記憶された図１２に示す電流、回転数及びトルクの特性に基づいて、回転体１００に加わるトルクを算出する。例えば、図１２のトルク特性によれば、回転検出装置２００からの回転角度の情報、モータ駆動回路３００で検知したモータＭの電流Ｉの情報から、実際のトルクが基準トルクＴＣとなるように、トルク制御される。図１２において、回転数Ｎ１の場合のトルクがトルクＴＩである。また、回転数Ｎ２の場合のトルクが基準トルクＴＣである。同様に、回転数Ｎ３の場合のトルクがトルクＴＥである。

トルク制御部５１３は、実際のトルクがトルクＴＣよりもトルクＴＩ側にある場合は、トルクを小さくする算出値をモータ指令値算出部５０へ伝達する。この算出値に応じて、モータ指令値算出部５０３は、実際のトルクが基準トルクＴＣとなるように、モータ指令値を算出し、モータ駆動回路３００を駆動して、回転体１００の回転を制動する。

トルク制御部５１３は、実際のトルクがトルクＴＣよりもトルクＴＥ側にある場合は、トルクを大きくする算出値をモータ指令値算出部５０へ伝達する。この算出値に応じて、モータ指令値算出部５０３は、実際のトルクが基準トルクＴＣとなるように、モータ指令値を算出し、モータ駆動回路３００を駆動して、回転体１００の回転を制動する。

これにより、操作者が予め、基準トルクＴＣを設定し、記憶部５０５に記憶しておけば、ケーブル９１が基準トルクＴＣで制動されつつ、繰り出される。その結果、操作者は、所望の基準トルクＴＣ近傍の負荷を感じながらケーブルトレーニングをすることができる。

一方、回転算出部５０１は、回転体１００の回転角度と、回転体１００の回転回数とから、ケーブル９１が繰り出し方向Ｆに繰り出された引き出し距離に相当する絶対回転角度Ｌを算出する。絶対回転角度Ｌは、基準絶対回転角度Ｌ０からの偏差である。絶対回転角度Ｌが最大許容偏差ＬＡに達していない場合（ステップＳＴ１０３、Ｎｏ）、第１状態検出を継続する（ステップＳＴ１０３）。ここで、最大許容偏差ＬＡは、図１に示すケーブル巻取システム１において、操作者がケーブル９１を繰り出し方向Ｆに繰り出すにあたり、目標とする引き出し距離である。

絶対回転角度Ｌが最大許容偏差ＬＡである場合（ステップＳＴ１０６、Ｙｅｓ）、回転算出部５０１は、処理をステップＳＴ１０４へ進める。

操作者は、図１３に示す時間ｔＡにおいて目標とする分（最大許容偏差ＬＡ）だけ、ケーブル９１を繰り出し方向Ｆに繰り出しているので、操作部９２から手を離した状態になる。

そこで、モータ指令値算出部５０３は、図１に示す巻取り方向Ｂにケーブル９１が移動するように、回転体１００の巻取り回転を開始する。

次に、状態検出部５１１は、回転検出装置２００からの回転角度の情報及びモータ駆動回路３００で検知したモータＭの電流Ｉの情報を検出する第２状態検出を開始する（ステップＳＴ１０４）。状態検出部５１１は、回転検出装置２００からの回転速度ＲＳの情報を検出する。

具体的には、回転算出部５０１は、回転体１００の回転速度ＲＳを算出する。回転算出部５０１は、回転体１００の回転速度ＲＳが予め記憶部５０５に記憶されたモータＭの最大回転速度ＲＳＬを超えないように、第２状態検出を継続する。

回転算出部５０１は、回転体１００の回転速度ＲＳが予め記憶部５０５に記憶された最大制限値の回転速度ＲＳＬを超えると、モータ指令値算出部５０３は、回転体１００の回転速度ＲＳがモータＭの最大回転速度ＲＳＬとなるように、モータ指令値を算出し、モータ駆動回路３００を駆動して、回転体１００の回転を制動する。

一方、回転算出部５０１は、回転体１００の回転角度と、回転体１００の回転回数とから、ケーブル９１が図１に示す巻取り方向Ｂに巻き取られた巻取り距離に相当する絶対回転角度Ｌを算出する。図１４に示す絶対回転角度Ｌと基準絶対回転角度Ｌ０との偏差が０に達していない場合（ステップＳＴ１０５、Ｎｏ）、回転算出部５０１は、第２状態検出（ステップＳＴ１０４）を継続する。時間ｔＢにおいて、絶対回転角度Ｌと基準絶対回転角度Ｌ０との偏差が０となると、処理が終了する。

以上、説明したように、ケーブル巻取システム１は、ケーブル９１の巻取りにおいて、回転体１００の回転速度を最大回転速度ＲＳＬに制限している。これにより、操作者にケーブル９１の巻取り速度が一定であるように認識させ、ケーブル巻取り時の挙動を安定させることができる。

図１６は、実施形態１に係るモータ制御システムにおける異常処理を説明するためのフローチャートである。図１７は、実施形態１のモータ制御システムにおいて、第１検出器及び第１検出器の自己診断を説明するための説明図である。図１６に示すように、モータ制御システム１０００は、第１検出器２００Ａが検出した第１回転角度、第２検出器２００Ｂが検出した第２回転角度を算出する（ステップＳＴ１１）。

具体的には、図３に示す回転算出部５０１は、第１信号生成部８Ａからの第１信号を復号し、第１検出器２００Ａが検出した回転体１００の絶対角度を第１回転角度として記憶部５０５に記憶する。同様に、図３に示す回転算出部５０１は、第１信号生成部８Ａからの第１信号を復号し、第２検出器２００Ｂが検出した回転体１００の絶対角度を第２回転角度として記憶部５０５に記憶する。

角度比較部５０２は、記憶部５０５に記憶された第１回転角度と、第２回転角度との角度差Δθを算出する（ステップＳＴ１２）。例えば、図６に示すように、回転軸Ｘの周りに、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂとが機械角で１８０°の関係で配置されている場合、角度差Δθが理想的には絶対角度１８０°になる。しかしながら、角度差Δθには、第１磁気トラック２Ａ、第２磁気トラック２Ｂに対する第１磁気センサ３Ａ、第２磁気センサ３Ｂの物理的な位置の誤差、回転体１００の偏心等によって検出値に誤差などが含まれることが考えられる。

そこで、図１７に示すように、自己診断部５０４において、角度差Δθと、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２とを比較し監視する。上限閾値Ｔｈ１及び下限閾値Ｔｈ２は、記憶部５０５に予め記憶されている。角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超えない場合、自己診断部５０４は、角度差Δθと、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２との比較を継続する（ステップＳＴ１３、Ｎｏ）。

角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超える場合、自己診断部５０４は、処理をステップＳＴ１４に進める（ステップＳＴ１３、Ｙｅｓ）。

モータ制御システム１０００は、異常処理を実行する（ステップＳＴ１４）。自己診断部５０４は、異常処理として、異常情報を報知部６００に出力し、報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知する。

又は、自己診断部５０４は、異常処理として、異常情報をモータ指令値算出部５０３へ出力し、モータ指令値算出部５０３がモータＭの回転速度又は回転トルクを徐々に低下させるようにモータ指令値を出力する。その結果、モータＭは、回転を停止する。さらに、自己診断部５０４は、異常処理として、異常情報を報知部６００に出力し、報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知するようにしてもよい。

あるいは、自己診断部５０４は、異常処理として、異常情報をモータ指令値算出部５０３へ出力し、モータ指令値算出部５０３が所定の回転工程が終了した後、モータＭの回転速度又は回転トルクを徐々に低下させるようにモータ指令値を出力する。その結果、モータＭは、回転を停止する。さらに、自己診断部５０４は、異常処理として、異常情報を報知部６００に出力し、報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知するようにしてもよい。

実施形態１のモータ制御システム１０００において、ケーブル９１が繰り出される場合、上位制御装置５００は、回転体１００のトルクが基準トルクＴＣとなるように、モータ駆動回路３００を制御する。そして、回転体１００の絶対回転角度Ｌが、最大で許容できる引き出し距離に相当する絶対角度ＬＡになるまで回転体１００が回転すると、上位制御装置５００は、ケーブル９１を回転体１００に巻き取るように、モータ駆動回路３００を制御する。

これにより、重りを使用したケーブルの伸縮とは異なり、繰り出されたケーブルが巻き取りに切り替わる違和感を操作者に与えにくい。このため、ケーブル巻取り時の挙動が安定する。

ケーブル９１が巻き取られる場合において、上位制御装置５００は、回転体１００の回転速度を予め設定された最大回転速度ＲＳＬになるように、モータ駆動回路３００を制御する。これにより、操作者にケーブルの巻取り速度が一定であるように認識させ、ケーブル巻取り時の挙動を安定させることができる。その結果、ケーブル９１が巻取り方向Ｂにケーブル９１が移動している場合、回転速度ＲＳに基づく制御により、操作者にとって、ケーブル９１の安全性が向上する。

ケーブル巻取システム１において、ケーブル９１が繰り出し方向Ｆに移動している場合、モータ制御システム１０００の報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知するとともに、ブレーキ機構（不図示）により、モータＭをロックするようにしてもよい。これにより、回転検出装置２００の故障に基づく、モータＭの予測不能な挙動を抑制することができる。

あるいは、ケーブル巻取システム１において、ケーブル９１が繰り出し方向Ｆに移動している場合、モータ制御システム１０００の報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、異常を報知するとともに、モータＭの回転速度又は回転トルクを徐々に低下させるようにしてもよい。これにより、回転検出装置２００の故障に基づく、モータＭの予測不能な挙動を抑制することができる。

（実施形態２）
図１８は、実施形態２に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。上述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。図１８に示すように、実施形態２に係るモータ制御システム１０００は、モータＭと、回転体１００と、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂと、モータ駆動回路３００と、信号処理部４００と、上位制御装置５００と、報知部６００とを備える。実施形態２において、上位制御装置５００には、実施形態１の角度比較部５０２がなく、角度比較部４１が信号処理部４００にある。

信号処理部４００は、信号生成部８及び角度比較部４１を備える。信号処理部４００が信号生成部８を備えているので、実施形態２の第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂには、信号生成部８がない。

角度比較部４１は、第１検出器２００Ａの角度算出部７からの第１回転角度と、第２検出器２００Ｂの角度算出部７からの第２回転角度との角度差Δθと、図１７に示す、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２とを比較する。角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超えない場合、自己診断情報Ｄａｔとして正常の情報を信号生成部８に出力する。角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超える場合、自己診断情報Ｄａｔとして異常の情報を信号生成部８に出力する。

信号生成部８において、第１信号生成部８Ａが、第１検出器２００Ａの角度算出部７が出力する絶対角度の情報を、図１０に示すシリアル信号ＳＡ、ＳＢにする。信号生成部８は、自己診断情報Ｄａｔの情報を図１０に示すシリアル信号ＳＣに含むように変換する。信号生成部８は、第１出力ポートＰ１Ａを介して上位制御装置５００に出力する。

図１９は、実施形態２に係るモータ制御システムにおける異常処理を説明するためのフローチャートである。図１９に示すように、自己診断部５０４において、シリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報がない場合、自己診断部５０４は、シリアル信号の監視を継続する（ステップＳＴ２１、Ｎｏ）。実施形態２において、シリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報がない場合とは、正常の情報がある場合である。

図１９に示すように、自己診断部５０４において、シリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報がある場合、自己診断部５０４は、処理をステップＳＴ２２に進める（ステップＳＴ２１、Ｙｅｓ）。

モータ制御システム１０００は、異常処理を実行する（ステップＳＴ２２）。異常処理の内容は、実施形態１と同様であるので、詳細な説明を省略する。

実施形態２のモータ制御システム１０００は、シリアル信号の自己診断情報における異常のステータス情報の有無で、異常処理を実行できる。これにより、上位制御装置５００の演算負荷が小さくなり、第１検出器２００Ａ又は第２検出器２００Ｂの異常時に、異常処理の開始遅延の時間を短くすることができる。

（実施形態３）
図２０は、実施形態３に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。上述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。図２０に示すように、実施形態３に係るモータ制御システム１０００は、モータＭと、回転体１００と、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂと、モータ駆動回路３００と、信号処理部４００と、上位制御装置５００と、報知部６００とを備える。実施形態３において、上位制御装置５００には、実施形態１の角度比較部５０２がなく、第１信号の角度比較部４２及び第２信号の角度比較部４４が信号処理部４００にある。

実施形態３において、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの信号生成部８は、それぞれ、第１信号生成部８Ａと、第２信号生成部８Ｂとを備える。

図２１は、実施形態３に係る実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。図２１の（ａ）は、第１磁気トラック２Ａの磁極パターンを示している。図２１の（ｂ）は、第２磁気トラック２Ｂの磁極パターンの一例を示している。図２１の（ｃ）は、磁気センサ素子３Ａ１から第１位相検出部５Ａに入力される第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１の波形を示している。図２１の（ｄ）は、磁気センサ素子３Ａ２から第１位相検出部５Ａに入力される第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１の波形を示している。図２１の（ｅ）は、磁気センサ素子３Ｂ１から第２位相検出部５Ｂに入力される第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２の波形を示している。図２１の（ｆ）は、磁気センサ素子３Ｂ２から第２位相検出部５Ｂに入力される第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２の波形を示している。図２１の（ｇ）は、第１位相検出部５Ａから出力される検出位相信号の波形を示している。図２１の（ｈ）は、第２位相検出部５Ｂから出力される検出位相信号の波形を示している。図２１の（ｉ）は、位相差検出部６から出力される位相差信号の波形を示している。

図２１の（ｊ）は、第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１を、Ｈ（正）又はＬ（負）で２値化したＡ相（θ１）信号のパルス波形を示している。図２１の（ｋ）は、第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１を、Ｈ（正）又はＬ（負）で２値化したＢ相（θ１）信号のパルス波形を示している。図２１の（ｌ）は、Ｚ相（θ１）信号のパルス波形を示している。Ｚ相（θ１）信号は、位相差信号が示す位相差がゼロとなるタイミングでＨ（正）となり、Ｂ相（θ１）信号が立ち下がるタイミングでＬ（負）となる。

図２１の（ｍ）は、Ａ相（θ１）信号、Ｂ相（θ１）信号及びＺ相（θ１）信号に対応するシリアル信号ＳＡを示している。シリアル信号ＳＡは、Ａ相（θ１）信号、Ｂ相（θ１）信号及びＺ相（θ１）信号のＨ、Ｌの組み合わせや、位相差信号が示す位相差の大きさに対応して、１２通りのシリアル信号ＳＡ０からＳＡ１１を有する。Ａ相（θ１）信号、Ｂ相（θ１）信号及びＺ相（θ１）信号は第２信号生成部８Ｂで生成される。シリアル信号ＳＡ０からＳＡ１１は第１信号生成部８Ａで生成される。シリアル信号ＳＡ０からＳＡ１１は、それぞれ４ビットのシリアルデータで構成される。

図２１において、第１磁気トラック２Ａの３つの磁極対２Ａ１からなるａ点からｂ点の区間に対し、第２磁気トラック２Ｂの２つの磁極対２Ｂ１が対応している。すなわち、ａ点とｂ点とで、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致する。この場合、ａ点を基準としたｂ点までの任意位置における絶対角度を検出することができる。このように、第１磁気センサ３Ａの検出信号の位相と第２磁気センサ３Ｂの検出信号の位相とが一致する２点間の絶対角度を検出することができる。

第１位相検出部５Ａ（図２０参照）は、図２１の（ｃ）（ｄ）に例示した入力信号に基づき、図２１の（ｇ）に例示した検出位相信号を出力する。具体的には、第１位相検出部５Ａは、第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ１及び第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ１から磁極対２Ａ１内の位相（θ１＝ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎθ１／ｃｏｓθ１））を算出する。これにより、温度ドリフトの影響が小さくなり、検出精度が向上する。第２位相検出部５Ｂは、図２１の（ｅ）（ｆ）に例示した入力信号に基づき、図２１の（ｈ）に例示した検出位相信号を出力する。具体的には、第２位相検出部５Ｂは、第２ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２及び第２ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２から磁極対２Ｂ１内の位相（θ２＝ａｒｃｔａｎ（ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２））を算出する。これにより、温度ドリフトの影響が小さくなり、検出精度が向上する。

位相差検出部６（図２０参照）は、第１位相検出部５Ａ及び第２位相検出部５Ｂから出力された各検出位相信号に基づき、図２１の（ｉ）に例示した位相差信号を出力する。

角度算出部７は、位相差検出部６で求められた位相差を、予め設定された計算パラメータに従い絶対角度へ換算する処理を行う。角度算出部７で用いられる計算パラメータは、記憶部１０に記憶されている。

上述したように、図２０に示すように、信号生成部８は、第１信号生成部８Ａと、第２信号生成部８Ｂとを有する。第２信号生成部８Ｂは、角度算出部７で算出された絶対角度に関する情報（以下、「絶対角度情報」とも言う）として、例えば、互いに９０度位相の異なるＡ相信号及びＢ相信号と、原点位置を示すＺ相信号とで構成されるＡＢＺ信号を生成する。そして、第２信号生成部８Ｂは、生成したＡＢＺ信号をそれぞれ出力する。

第１信号生成部８Ａは、図９の（ｍ）に示したシリアル信号ＳＡ０からＳＡ１１を、第１出力ポートＰ１Ａ、Ｐ１Ｂを介して信号処理部４００の第３信号生成部４５及び第１信号の角度比較部４２に出力する。本実施形態では、シリアル信号が第１信号である。

第２信号生成部８Ｂは、図２１に示したＡ相（θ１）信号、Ｂ相（θ１）信号及びＺ相（θ１）信号を含むＡＢＺ信号を、第２出力ポートＰ２Ａ、Ｐ２Ｂを介して信号処理部４００のカウンタ４３に出力する。本実施形態では、ＡＢＺ信号が第２信号である。

図２２は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形に基づいて生成されるＡＢＺ信号及びシリアル信号の例を示す図である。図２２に示すように、シリアル信号ＳＡ０からＳＡ１１は、例えば、４ｂｉｔのシリアルデータで構成される。図２２のシリアルデータは、Ａ相（θ１）及びＢ相（θ１）の立ち上がり、立ち下がりのタイミング毎にインクリメントされる。シリアルデータは、第１磁気センサ３Ａ及び第２磁気センサ３Ｂが、原点であるＡ点（図４、図５参照）を検出してからの回転体１００（図４、図５参照）の回転角度に対応している。図２２に示すように、シリアルデータは、第１磁気センサ３Ａ及び第２磁気センサ３Ｂが原点を検出するたびにゼロにリセットされる。図２２のＡＢＺ信号は、Ａ相（θ１）のＨ、Ｌのレベルと、Ｂ相（θ１）のＨ、Ｌのレベルと、Ｚ相（θ１）のＨ、Ｌのレベルとの組み合わせで構成される。カウント値（ｍ）は、Ａ相（θ１）のＨ、Ｌのレベル、又は、Ｂ相（θ１）のＨ、Ｌのレベルが切り替わるタイミングをカウントした値である。カウント値（ｍ）は、例えばカウンタ４３が生成する。

図２３は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形例を示す図である。図２３の（ａ）から（ｊ）は、図２１の（ａ）から（ｊ）と同じ波形を示している。図２３の（ｊ）は、第１ｓｉｎ信号ｓｉｎθ２を、Ｈ（正）又はＬ（負）で２値化したＡ相（θ２）信号のパルス波形を示している。図２３の（ｋ）は、第１ｃｏｓ信号ｃｏｓθ２を、Ｈ（正）又はＬ（負）で２値化したＢ相（θ２）信号のパルス波形を示している。図２３の（ｌ）は、Ｚ相（θ２）信号のパルス波形を示している。Ｚ相（θ２）信号は、位相差信号が示す位相差がゼロとなるタイミングでＨ（正）となり、Ｂ相（θ２）信号が立ち下がるタイミングでＬ（負）となる。

図２３の（ｍ）は、Ａ相（θ２）信号、Ｂ相（θ２）信号及びＺ相（θ２）信号に対応するシリアル信号ＳＢを示している。シリアル信号ＳＢは、Ａ相（θ２）信号、Ｂ相（θ２）信号及びＺ相（θ２）信号のＨ、Ｌの組み合わせや、位相差信号が示す位相差の大きさに対応して、８通りのシリアル信号ＳＢ０からＳＢ７を有する。Ａ相（θ２）信号、Ｂ相（θ２）信号及びＺ相（θ２）信号は第２信号生成部８Ｂで生成される。シリアル信号ＳＢ０からＳＢ７は第１信号生成部８Ａで生成される。シリアル信号ＳＢ０からＳＢ７は、それぞれ４ビットのシリアルデータで構成される。

図２４は、実施形態３に係るモータ制御システムの各部波形に基づいて生成されるＡＢＺ信号及びシリアル信号の例を示す図である。図２４に示すように、シリアル信号ＳＢ０からＳＢ７も、例えば、４ｂｉｔのシリアルデータで構成される。図２４のシリアルデータは、Ａ相（θ２）及びＢ相（θ２）の立ち上がり、立ち下がりのタイミング毎にインクリメントされる。シリアルデータは、第１磁気センサ３Ａ及び第２磁気センサ３Ｂが、原点であるＡ点（図４、図５参照）を検出してからの回転体１００（図４、図５参照）の回転角度に対応している。図２５に示すように、シリアルデータは、第１磁気センサ３Ａ及び第２磁気センサ３Ｂが原点を検出するたびにゼロにリセットされる。図２４のＡＢＺ信号は、Ａ相（θ２）のＨ、Ｌのレベルと、Ｂ相（θ２）のＨ、Ｌのレベルと、Ｚ相（θ２）のＨ、Ｌのレベルとの組み合わせで構成される。カウント値（ｍ）は、Ａ相（θ２）のＨ、Ｌのレベル、又は、Ｂ相（θ２）のＨ、Ｌのレベルが切り替わるタイミングをカウントした値である。カウント値（ｍ）は、例えばカウンタ４３が生成する。

図１０に示すように、第１信号生成部８Ａは、シリアル信号ＳＡ、ＳＢに、シリアル信号ＳＣ、ＳＤを添付して送信する。シリアル信号ＳＣには、モータ制御システム１０００のステータスに関する情報が含まれている。例えば、シリアル信号ＳＣには、原点であるＡ点（図４、図５参照）の情報が含まれている。また、シリアル信号ＳＤには、ビットチェック用の情報が含まれている。

第１信号の角度比較部４２は、信号線を介して第１出力ポートＰ１Ａ、Ｐ１Ｂに接続されている。このように、第１信号の角度比較部４２には、第１出力ポートＰ１Ａ、Ｐ１Ｂから出力されたシリアル信号が入力される。

また、第１信号の角度比較部４２は、同一期間に入力されたシリアル信号に基づく、第１検出器２００Ａの角度算出部７からの第１回転角度と、第２検出器２００Ｂの角度算出部７からの第２回転角度との角度差Δθと、図１７に示す、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２とを比較する。角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超えない場合、自己診断情報Ｄａｔ１として正常の情報を第３信号生成部４５に出力する。角度差Δθが、上限閾値Ｔｈ１又は下限閾値Ｔｈ２を超える場合、自己診断情報Ｄａｔ１として異常の情報を第３信号生成部４５に出力する。

カウンタ４３には、第２出力ポートＰ２Ａ、Ｐ２Ｂから出力されたＡＢＺ信号が入力される。カウンタ４３は、入力されたＡＢＺ信号のＺ相（θ１）信号（つまり、原点）を検出してカウントする。また、カウンタ４３は、入力されたＡＢＺ信号について、Ａ相（θ１）信号のＬからＨへの立ち上がりと、Ａ相（θ１）信号のＨからＬへの立ち下がりと、Ｂ相（θ１）信号のＬからＨへの立ち上がりと、Ｂ相（θ１）信号のＨからＬへの立ち下がりとを検出してカウントする。

例えば、Ｚ相（θ１）信号についてのカウント値をｎとする。Ａ相（θ１）信号及びＢ相（θ１）信号についてのカウント値をｍとする。カウンタ４３は、原点を検出するたびに、カウント値ｍをゼロにリセットする。カウンタ４３が原点を検出してから次の原点を検出するまでの間、カウント値ｍは回転体１００の回転角度に応じて段階的にカウントされる。このため、カウント値ｍ、ｎは、回転体１００の絶対角度情報を含む。カウンタ４３は、カウント値ｍ、ｎを２進数の信号に変換して、第２信号の角度比較部４４に出力する。

また、第２信号の角度比較部４４には、カウンタ４３からＡＢＺ信号のカウント値ｍ、ｎが入力される。第２信号の角度比較部４４は、同一期間に入力されたカウント値ｍ同士を比較して、カウント値ｍとが予め定められた相対関係と一致するか否かを判断する。例えば、図４に示したような第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数と第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数との関係にある場合、カウンタ４３が生成したカウント値ｍとが一致する場合、自己診断情報Ｄａｔ２として正常の情報を第３信号生成部４５に出力する。また、図４に示したような第１磁気トラック２Ａの磁極対２Ａ１の数と第２磁気トラック２Ｂの磁極対２Ｂ１の数との関係にある場合、カウンタ４３が生成したカウント値ｍとが一致しない場合、自己診断情報Ｄａｔ２として異常の情報を第３信号生成部４５に出力する。

第３信号生成部４５は、自己診断情報Ｄａｔ１、Ｄａｔ２の情報をシリアル信号に含むように変換する。第３信号生成部４５は、第３出力ポートＰ３を介して上位制御装置５００に出力する。

図１９に示すように、自己診断部５０４において、シリアル信号の自己診断情報Ｄａｔ１に異常のステータス情報がない場合、自己診断部５０４は、シリアル信号の監視を継続する（ステップＳＴ２１、Ｎｏ）。実施形態３において、シリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報がない場合とは、正常の情報がある場合である。

図１９に示すように、自己診断部５０４において、シリアル信号の自己診断情報Ｄａｔ１に異常のステータス情報がある場合、自己診断部５０４は、処理をステップＳＴ２２に進める（ステップＳＴ２１、Ｙｅｓ）。

モータ制御システム１０００は、異常処理を実行する（ステップＳＴ２２）。異常処理の内容は、実施形態１と同様としてもよい。

実施形態３の自己診断部５０４は、自己診断情報Ｄａｔ１及び自己診断情報Ｄａｔ２を同時に受け取ることができる。自己診断情報Ｄａｔ１が異常のステータス情報であるが、自己診断情報Ｄａｔ２が正常のステータス情報である場合、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの第１信号生成部８Ａ、第１信号の角度比較部４２、及びこれらを接続する信号線の異常である信号処理異常と推定される。自己診断部５０４は、異常処理として、信号処理異常の情報を報知部６００に出力し、報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、信号処理異常を報知する。

自己診断情報Ｄａｔ１及び自己診断情報Ｄａｔ２が両方とも異常のステータス情報である場合、第１検出器２００Ａ又は第２検出器２００Ｂ自体の故障と推定される。自己診断部５０４は、異常処理として、第１検出器２００Ａ又は第２検出器２００Ｂ自体の故障の情報を報知部６００に出力し、報知部６００が、表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより、信号処理異常を報知する。

実施形態３のモータ制御システム１０００は、シリアル信号の自己診断情報Ｄａｔ１、Ｄａｔ２における異常のステータス情報の有無で、異常処理を実行できる。これにより、上位制御装置５００の演算負荷が小さくなり、第１検出器２００Ａ又は第２検出器２００Ｂの異常時に、異常処理の開始遅延の時間を短くすることができる。

（変形例）
図２５は、実施形態３の変形例において、磁気トラックに対する第１検出器及び第２検出器の配置例を示す図である。図２６は、実施形態３の変形例に係るモータ制御システムを説明するための説明図である。上述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。

図２５に示すように、回転軸Ｘの周りに、２つの第１検出器２００Ａと、２つの第２検出器２００Ｂとが第１磁気トラック２Ａ及び第２磁気トラック２Ｂが設けられた回転体１００とギャップを介してアキシャル方向に対向して設けられている。回転軸Ｘの周りに、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂとが機械角で１８０°の関係で配置されている。第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂとが機械角で、回転軸Ｘの周りに、等分配置されていれば、回転軸Ｘの周りに配置される角度に限定されない。

図２６に示すように、モータ制御システム１０００は、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの一方の組と、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの他方の組とが、信号処理部４００に接続されている。第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの構成は、実施形態３と同様であるので、図示を省略する。

回転体１００の偏心による誤差成分は、回転軸Ｘの周りに、第１検出器２００Ａと、第２検出器２００Ｂとが機械角で１８０°の関係で配置されていることで、相殺される成分が多い。そこで、上位制御装置５００において、回転算出部５０１は、第１検出器２００Ａからの第１回転角度と、第２検出器２００Ｂからの第２回転角度との平均値を基準として、回転角度を算出し、この回転角度に基づいて、モータ指令値算出部５０３がモータ指令値を算出する。これにより、モータＭの制御精度を高めることができる。

モータ制御システム１０００において、自己診断部５０４は、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの一方の組のシリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報があった場合、第１検出器２００Ａ及び第２検出器２００Ｂの他方の組のシリアル信号の自己診断情報に異常のステータス情報がない場合、異常処理を実行しない。このため、モータ制御システム１０００は、機能継続性が高まり、モータＭの駆動中止の頻度を下げることができる。

１ ケーブル巻取システム
２ 磁気トラック
２Ａ 第１磁気トラック
２Ａ１ 磁極対
２Ｂ 第２磁気トラック
２Ｂ１ 磁極対
３Ａ 第１磁気センサ
３Ｂ 第２磁気センサ
５Ａ 第１位相検出部
５Ｂ 第２位相検出部
６ 位相差検出部
７ 角度算出部
８ 信号生成部
８Ａ 第１信号生成部
８Ｂ 第２信号生成部
１０ 記憶部
４１ 角度比較部
４２ 第１信号の角度比較部
４３ カウンタ
４４ 第２信号の角度比較部
４５ 第３信号生成部
９１ ケーブル
９２ 操作部
９３、９４ 滑車
１００ 回転体
２００ 回転検出装置
２００Ａ 第１検出器
２００Ｂ 第２検出器
３００ モータ駆動回路
４００ 信号処理部
５００ 上位制御装置
５０１ 回転算出部
５０２ 角度比較部
５０３ モータ指令値算出部
５０４ 自己診断部
５０５ 記憶部
６００ 報知部
１０００ モータ制御システム
Ｍ モータ

Claims (11)

1. ケーブルと、
   モータと、
   前記モータに取り付けられ、ケーブルを巻取り可能な回転体と、
   前記回転体の回転速度を検出する回転検出装置と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路を制御する制御装置と、を有するモータ制御システムと、を備え、
   前記ケーブルが繰り出される場合において、前記制御装置は、前記回転体のトルクが基準トルクとなるように、前記モータ駆動回路を制御し、
   前記回転体の絶対回転角度が最大で許容できる引き出し距離に相当する絶対角度になるまで前記回転体が回転すると、前記制御装置は、前記ケーブルを前記回転体に巻き取るように、前記モータ駆動回路を制御する、ケーブル巻取システム。
2. 前記ケーブルが巻き取られる場合において、前記制御装置は、前記回転体の回転速度を予め設定された最大回転速度になるように、前記モータ駆動回路を制御する、請求項１に記載のケーブル巻取システム。
3. 前記回転検出装置は、少なくとも前記回転体の回転に応じて正弦波の信号及び余弦波の信号を出力する第１センサ部と、前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて前記回転体の絶対角度を算出する角度算出部をそれぞれ備える第１検出器及び第２検出器と、
   前記第１検出器及び前記第２検出器の少なくとも１つが異常と判断した場合、異常処理を処理する制御装置と、を備え、
   前記第１検出器が検出する前記回転体の位置と、前記第２検出器が検出する前記回転体の位置とが異なる、請求項１又は２に記載のケーブル巻取システム。
4. 前記第１検出器が検出する前記回転体の絶対角度を第１回転角度とし、前記第２検出器が検出する絶対角度を第２回転角度として、前記第１回転角度と前記第２回転角度を比較する角度比較部を備える、請求項３に記載のケーブル巻取システム。
5. 前記制御装置は、前記角度比較部を備え、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、前記異常処理を処理する、請求項４に記載のケーブル巻取システム。
6. 前記角度比較部と、前記第１回転角度の情報を第１信号に変換する第１信号生成部と、を備える信号処理部をさらに備え、
   前記角度比較部は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、自己診断情報として異常のステータス情報を生成し、
   前記信号処理部は、前記第１信号と、前記自己診断情報とを前記制御装置へ出力し、
   前記制御装置は、前記自己診断情報に異常のステータス情報がある場合、前記異常処理を処理する、請求項４に記載のケーブル巻取システム。
7. 前記第１検出器及び前記第２検出器は、それぞれの前記絶対角度の情報をシリアル信号の第１信号に変換する第１信号生成部と、ＡＢＺ信号の第２信号に変換する第２信号生成部と、を備え、
   前記角度比較部を第１信号の角度比較部として備え、さらに前記第２信号を比較する第２信号の角度比較部とを備える信号処理部をさらに備え、
   前記第１信号の角度比較部は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との角度差が、上限閾値又は下限閾値を超える場合、第１自己診断情報として異常のステータス情報を生成し、
   前記第２信号の角度比較部は、前記第１検出器の第２信号と、前記第２検出器の第２信号とが予め定められた相対関係と一致しない場合、第２自己診断情報として、異常のステータス情報を生成し、
   前記信号処理部は、前記第１信号と、前記第１自己診断情報と、前記第２自己診断情報を前記制御装置へ出力し、
   前記制御装置は、前記第１自己診断情報又は前記第２自己診断情報に異常のステータス情報がある場合、前記異常処理を処理する、請求項４に記載のケーブル巻取システム。
8. 前記第１検出器が検出する前記回転体の位置と、前記第２検出器が検出する前記回転体の位置とが機械角で１８０°であり、
   前記制御装置は、前記第１回転角度と、前記第２回転角度との平均値に基づいて、前記モータを制御する、請求項４から７のいずれか１項に記載のケーブル巻取システム。
9. 前記異常処理において、前記制御装置は、前記モータを停止させる処理を行う、請求項３から８のいずれか１項に記載のケーブル巻取システム。
10. 表示パネルへの表示、光、音、振動の少なくとも１つにより報知する報知部をさらに備え、
    前記異常処理において、前記制御装置は、前記報知部を動作させる、請求項３から９のいずれか１項に記載のケーブル巻取システム。
11. さらに、前記回転体の回転に応じて正弦波の信号及び余弦波の信号を出力する第２センサ部を備え、
    前記回転体は、Ｎ極とＳ極とからなる磁極対が等間隔に同心のリング状に並び、互いに磁極対数が異なる複数の磁気トラックを有し、
    前記第１センサ部は、１つの前記磁気トラックの磁界に応じた前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号を出力し、
    前記第２センサ部は、他の前記磁気トラックの磁界を検知して正弦波の信号及び余弦波の信号を出力し、
    前記モータ制御システムは、
    前記第１センサ部から前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて第１位相を算出する第１位相検出部と、
    前記第２センサ部から前記正弦波の信号及び前記余弦波の信号に基づいて第２位相を算出する第２位相検出部と、
    前記角度算出部は、前記第１位相及び前記第２位相に基づいて前記回転体の絶対角度を算出する、請求項３から１０のいずれか１項に記載のケーブル巻取システム。

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