JP2023135486A - モータ制御装置、モータ制御方法、及び、アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶する。【解決手段】回転体の角度を示す角度情報と前記回転体を回転させる角度を示す目標位置との偏差を示す角度偏差データに基づいて、前記回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられるオフセットパラメータを算出するオフセットパラメータ算出部と、前記オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、前記オフセットパラメータの値域と、に基づいて前記オフセットパラメータを量子化する量子化部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法、及び、アブソリュートエンコーダに関する。

モータ制御装置は、モータの制御を行うために用いられる各種のパラメータを記憶領域に記憶している。

なお、モータ制御装置において、各種のパラメータの記憶領域を確保するために、ビットシフトを行う技術が知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。

特開２０１９－１２２０７１号公報 特開２００３－２８５９５４号公報

ところで、各種のモータ制御装置において、モータの回転軸の絶対的な位置又は角度を検出するために、アブソリュート型のエンコーダ（以下「アブソリュートエンコーダ」という。）が用いられている。アブソリュートエンコーダは、起動時の回転軸の位置（角度）を基準にして、その基準からの回転量で回転軸の位置を検出する。アブソリュートエンコーダは、製造ばらつき等によって、検出される回転軸の位置（角度）と実際の回転軸の位置との間に誤差（以下「角度偏差」という。）が含まれることがある。また、一般に、アブソリュートエンコーダは、起動時の回転軸の位置（以下「起動位置」）を基準、すなわちゼロ点として、その後の回転軸の位置を検出する。このとき、ゼロ点における角度偏差は検出上０［ｄｅｇ］とみなされる。このため、アブソリュートエンコーダにおいて、回転軸の起動位置によって回転軸の角度偏差の基準が異なるため、全角度範囲における角度偏差のうち、その絶対値が最大のもの（以下「最大角度偏差」という。）が変動する。モータの制御において、アブソリュートエンコーダが検出する回転軸の角度偏差が許容値を超えると、モータの脱調や意図しない急加減速などの不具合が発生することがある。このため、モータの制御に用いられるアブソリュートエンコーダは、全角度において角度偏差が許容を超えないことが求められる。アブソリュートエンコーダが検出する角度の最大角度偏差を小さくするために、補正値（以下「オフセット値」という。）を算出方法が提案されている。

しかしながら、オフセット値の算出に用いられる値（パラメータ）は、小数点以下の値を含むため、これらのパラメータを高精度に記憶するためには、大きな記憶領域が必要であった。

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置は、回転体の角度を示す角度情報と前記回転体を回転させる角度を示す目標位置との偏差を示す角度偏差データに基づいて、前記回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられるパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記パラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、前記パラメータの値域と、に基づいて前記パラメータを量子化する量子化部と、を備える。

本発明に係るモータ制御装置によれば、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置及びアブソリュートエンコーダの機能的構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示すアブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す斜視図である。 図２に示すアブソリュートエンコーダの構成を、ケースを除いた状態で概略的に示す斜視図である。 図３に示すアブソリュートエンコーダの構成を、角度センサ支持基板を除いた状態で概略的に示す平面図である。 図４に示される角度センサ支持基板を下面側から見た図である。 図５に示すアブソリュートエンコーダのＡ－Ａ断面図である。 図２に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の１回転における角度偏差の一例を示すグラフである。 図２に示すアブソリュートエンコーダにおいて、主軸の基準が７２［ｄｅｇ］である場合における、角度偏差の一例を示すグラフである。 図２に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の基準が０［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図２に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の基準が７２［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 オフセットパラメータに用いられるビットの値域における割り当ての一例を示す図である。 ビットシフト後のオフセットパラメータに用いられるビットの値域における割り当ての一例を示す図である。 図１に示すモータ制御装置におけるオフセットパラメータの量子化処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示すモータ制御装置におけるオフセットパラメータの復元処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置及びアブソリュートエンコーダの機能的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御装置及びアブソリュートエンコーダの機能的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るモータ制御装置及びアブソリュートエンコーダの機能的構成を概略的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置、モータ制御方法、モータ制御プログラム、及び、アブソリュートエンコーダについて図面を参照しながら説明する。

以下に説明する各実施の形態、変形例では、同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、図面において歯車は歯部形状を省略して示す。また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置、モータ制御方法、及び、モータ制御プログラムについて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置１００及びアブソリュートエンコーダ２００の機能的構成を概略的に示すブロック図である。図２は、アブソリュートエンコーダ２００の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、アブソリュートエンコーダ２００の構成を、ケース４を除いた状態で概略的に示す斜視図である。図３では、アブソリュートエンコーダ２００の角度センサ支持基板５が透過されて示される。図４は、アブソリュートエンコーダ２００の構成を、角度センサ支持基板５を除いた状態で概略的に示す平面図である。図５は、角度センサ支持基板５を下側から見た平面図である。図６は、アブソリュートエンコーダ２００のＡ－Ａ断面図である。

［アブソリュートエンコーダの構成］
まず、図２から図６に示したアブソリュートエンコーダ２００のハードウエア構成について説明する。

本実施の形態においては、説明の便宜上、アブソリュートエンコーダ２００についてＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向及びＺ軸方向は夫々Ｘ軸方向に直交する。本実施の形態において、Ｘ軸方向を左側或いは右側と、Ｙ軸方向を前側或いは後側と、Ｚ軸方向を上側或いは下側ともいう。図２に示すアブソリュートエンコーダ２００の姿勢において、Ｘ軸方向における手前側が左側であり、Ｘ軸方向における奥側が右側である。また、図２に示すアブソリュートエンコーダ２００の姿勢において、Ｙ軸方向における手前側が前側であり、Ｙ軸方向における奥側が後側である。また、図２に示すアブソリュートエンコーダ２００の姿勢において、Ｚ軸方向における上側が上側であり、Ｚ軸方向における下側が下側である。Ｚ軸方向で上側から視た状態を平面視と、Ｙ軸方向で前側から視た状態を正面視と、Ｘ軸方向で左側から視た状態を側面視という。このような方向の表記はアブソリュートエンコーダ２００の使用姿勢を制限するものではなく、アブソリュートエンコーダ２００は任意の姿勢で使用され得る。

アブソリュートエンコーダ２００は、例えば、モータ１の主軸１ａの複数回転にわたる回転角度を特定して出力するアブソリュート型のロータリエンコーダである。

アブソリュートエンコーダ２００は内部構造を収容する中空角筒状のケース４を備えている。シールドプレート７は、矩形の板状部材である。シールドプレート７は、ネジによって、外壁部４ａの上側の端部に固定されることでケース４を閉蓋する。

モータ１は、一例として、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータであってもよい。一例として、モータ１は波動歯車装置等の減速機構を介して産業用等のロボットを駆動する駆動源として適用されるモータであってもよい。モータ１の主軸１ａは上下方向の両側がモータのケースから突出している。

図３及び図５に示すように、角度センサ支持基板５は、平面視で略矩形状を有し、上下方向に薄い板状のプリント配線基板である。図３及び図４に示すように、コネクタ６は、角度センサ支持基板５に接続されており、アブソリュートエンコーダ２００と図１に示したモータ制御装置１００とを接続するためのものである。

図２から図４に示すように、アブソリュートエンコーダ２００は、第１ウォームギア部１１（第１駆動歯車）を有する主軸ギア１０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２００は、第１ウォームホイール部２１（第１従動歯車）、第２ウォームギア部２２（第２駆動歯車）及び第３ウォームギア部２８（第３駆動歯車）を有する第１中間ギア２０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２００は、第３ウォームホイール部３１（第３従動歯車）及び第１平歯車部３２（第４駆動歯車）を有する第２中間ギア３０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２００は、第２ウォームホイール部４１（第２従動歯車）を有する第１副軸ギア４０と、第２平歯車部５１（第３従動歯車）を有する第２副軸ギア５０とを含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２００は、第１マグネット２３１と、第１マグネット２３１に対応する第１センサ２２１と、第２マグネット２３２と、第２マグネット２３２に対応する第２センサ２２２と、第３マグネット２３３と、第３マグネット２３３に対応する第３センサ２２３と、マイコン２１０とを含んでいる。

図４、及び図６に示すように、モータ１の主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、アブソリュートエンコーダ２００に回転力を伝達する入力軸である。主軸ギア１０は、モータ１の主軸１ａに固定されており、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持されている。第１ウォームギア部１１は、モータ１の主軸１ａの回転に従って回転するように、主軸ギア１０の外周に設けられている。主軸ギア１０において、第１ウォームギア部１１は、その中心軸が主軸１ａの中心軸と一致又は略一致するように設けられている。主軸ギア１０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。主軸ギア１０は、例えばポリアセタール樹脂から形成されている。

図３、及び図４に示すように、第１中間ギア２０は、主軸ギア１０の回転を、第１副軸ギア４０及び第２中間ギア３０に伝えるギア部である。第１中間ギア２０は、軸２３によってギアベース部３に略平行に伸びる回転軸線の周りに軸支されている。第１中間ギア２０は、その回転軸線の方向に延伸する略円筒形状の部材である。第１中間ギア２０は、第１ウォームホイール部２１と、第２ウォームギア部２２と、第３ウォームギア部２８とを含み、内部に貫通孔が形成され、この貫通孔に軸２３が挿通されている。この軸２３をギアベース部３に設けられた第１中間ギア軸支部２７に挿通することで、第１中間ギア２０が軸支されている。第１ウォームホイール部２１、第２ウォームギア部２２、及び第３ウォームギア部２８は、この順で互いに離れた位置に配置される。第１中間ギア２０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第１中間ギア２０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

図４に示すように、第１ウォームホイール部２１は第１中間ギア２０の外周に設けられている。第１ウォームホイール部２１は、第１ウォームギア部１１と噛み合い、第１ウォームギア部１１の回転に従って回転するように設けられている。第１ウォームホイール部２１と第１ウォームギア部１１との軸角は９０°又は略９０°に設定されている。

第２ウォームギア部２２は、第１ウォームホイール部２１とともに第１中間ギア２０の外周に設けられており、第１ウォームホイール部２１の回転に伴って回転するようになっている。第１中間ギア２０において、第２ウォームギア部２２は、その中心軸が第１ウォームホイール部２１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。

図４に示すように、第３ウォームギア部２８は第１中間ギア２０の外周に設けられており、第１ウォームホイール部２１の回転に伴って回転するようになっている。第１中間ギア２０において、第３ウォームギア部２８は、その中心軸が第１ウォームホイール部２１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。

図４に示すように、第１副軸ギア４０は、主軸１ａの回転に従い、減速されて第２マグネット２３２と一体となって回転する。第１副軸ギア４０は、ギアベース部３から略垂直に突出する軸により軸支され、第２ウォームホイール部４１と、第２マグネット２３２を保持する保持部と、を含む平面視で略円形状の部材である。第１副軸ギア４０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第１副軸ギア４０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

第２ウォームホイール部４１は、第１副軸ギア４０の外周に設けられており、第２ウォームギア部２２と噛み合い、第２ウォームギア部２２の回転に従って回転するように設けられている。第２ウォームホイール部４１と第２ウォームギア部２２との軸角は９０°又は略９０°に設定されている。第２ウォームホイール部４１の回転軸線は、第１ウォームギア部１１の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。

図４に示すように、第２中間ギア３０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速して第２副軸ギア５０に伝える円盤状のギア部である。第２中間ギア３０は、第２ウォームギア部２２と、第２副軸ギア５０に設けられる第２平歯車部５１との間に設けられる。第２平歯車部５１は、第１平歯車部３２と噛み合う。第２中間ギア３０は、第１中間ギア２０の第３ウォームギア部２８と噛み合う第３ウォームホイール部３１と、第２平歯車部５１を駆動する第１平歯車部３２とを有する。第２中間ギア３０は、例えば、ポリアセタール樹脂で形成されている。第２中間ギア３０は、平面視で略円形状の部材である。第２中間ギア３０は、ギアベース部３に軸支されている。

第３ウォームホイール部３１は、第２中間ギア３０の外周に設けられており、第３ウォームギア部２８と噛み合い、第３ウォームギア部２８の回転に従って回転するように設けられている。第１平歯車部３２は、第２中間ギア３０の外周にその中心軸が第３ウォームホイール部３１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。第１平歯車部３２は、第２平歯車部５１と噛み合い、第３ウォームホイール部３１の回転に従って回転するように設けられている。第３ウォームホイール部３１及び第１平歯車部３２の回転軸線は、第１ウォームギア部１１の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。

第２副軸ギア５０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速して第３マグネット２３３に伝える、平面視で円形状のギア部である。第２副軸ギア５０は、ギアベース部３から略垂直に伸びる回転軸線周りに軸支されている。第２副軸ギア５０は、第２平歯車部５１と、第３マグネット２３３を保持する磁石保持部とを含む。

第２平歯車部５１は、第２副軸ギア５０の外周にその中心軸が第１平歯車部３２の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。第２平歯車部５１は、第１平歯車部３２と噛み合い、第３ウォームホイール部３１の回転に従って回転するように設けられている。第２平歯車部５１の回転軸線は、第１平歯車部３２の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。第２副軸ギア５０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第２副軸ギア５０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

ここで、第１ウォームホイール部２１が第１ウォームギア部１１に噛み合うために、第１ウォームホイール部２１が第１ウォームギア部１１に向かう方向を第１噛み合い方向Ｐ１（図４の矢印Ｐ１方向）とする。同様に、第２ウォームギア部２２が第２ウォームホイール部４１に噛み合うために、第２ウォームギア部２２が第２ウォームホイール部４１に向かう方向を第２噛み合い方向Ｐ２（図４の矢印Ｐ２方向）とする。さらに、第３ウォームギア部２８が第３ウォームホイール部３１に噛み合うために、第３ウォームギア部２８が第３ウォームホイール部３１に向かう方向を第３噛み合い方向Ｐ３（図４の矢印Ｐ３方向）とする。本実施の形態においては、第１噛み合い方向Ｐ１、第２噛み合い方向Ｐ２、及び第３噛み合い方向Ｐ３は共に水平面（ＸＹ平面）に沿う方向となっている。

第１マグネット２３１は、主軸ギア１０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定される。第１マグネット２３１は、ホルダ部１６を介して主軸ギア１０の中心軸に設けられているマグネット支持部１７に支持されている。ホルダ部１６は、アルミニウム合金などの非磁性体により形成されている。ホルダ部１６の内周面は、第１マグネット２３１の径方向における外周面に接してこの外周面を保持するように、第１マグネット２３１の外径や外周面の形状に対応して、例えば、環状に形成されている。また、マグネット支持部１７の内周面は、ホルダ部１６の外周面に接するように、ホルダ部１６の外径や外周面の形状に対応して、例えば、環状に形成されている。第１マグネット２３１は、主軸ギア１０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。

図３及び図５に示すように、第１センサ２２１は、主軸ギア１０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介して第１マグネット２３１の上面に上下方向に対向するように、角度センサ支持基板５の下面５ａに設けられる。一例として、第１センサ２２１は、アブソリュートエンコーダ２００の後述するギアベース部３に配設された基板支柱１１０によって支持されている角度センサ支持基板５に固定されている。

第２マグネット２３２は、第１副軸ギア４０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定されている。第２マグネット２３２は、第１副軸ギア４０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。図３に示すように、第２センサ２２２は、第１副軸ギア４０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介して第２マグネット２３２の上面に上下方向に対向するように設けられる。一例として、第２センサ２２２は、第１センサ２２１が固定された角度センサ支持基板５に、第１センサ２２１が固定される面と同一の面において固定されている。

第３マグネット２３３は、第２副軸ギア５０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定されている。第３マグネット２３３は、第２副軸ギア５０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。図３に示すように、第３センサ２２３は、第２副軸ギア５０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介して第３マグネット２３３の上面に上下方向に対向するように設けられる。一例として、第３センサ２２３は、アブソリュートエンコーダ２００の後述するギアベース部３に配設された基板支柱１１０によって支持されている角度センサ支持基板５に固定されている。

［アブソリュートエンコーダによる角度情報の出力処理］
次に、アブソリュートエンコーダ２００における、主軸１ａの角度情報の出力処理について説明する。図１に示すように、アブソリュートエンコーダ２００は、マイコン２１０、第１センサ２２１、第２センサ２２２、第３センサ２２３、第１マグネット２３１、第２マグネット２３２、及び第３マグネット２３３を備える。

第１マグネット２３１、第２マグネット２３２、及び第３マグネット２３３は、後述する主軸ギア１０、第１副軸ギア４０、及び、第２副軸ギア５０の回転角度を検出するための永久磁石である。

第１センサ２２１は、第１マグネット２３１の磁極を検知し、検知した磁界の強さに応じた電圧値をマイコン２１０に出力する。マイコン２１０は、入力された電圧値に基づいて第１マグネット２３１の回転角度を特定することにより、主軸ギア１０の回転角度、つまり主軸１ａの回転角度を特定する。主軸１ａの回転角度の分解能は第１センサ２２１の分解能に対応する。マイコン２１０は、特定された第１副軸ギア４０の回転角度及び特定された主軸１ａの回転角度に基づいて主軸１ａの回転角度を特定し、これを出力する。マイコン２１０は、一例としてモータ１の主軸１ａの回転角度をデジタル信号として出力するようにしてもよい。

第２センサ２２２は、第２ウォームホイール部４１の回転角度、すなわち第１副軸ギア４０の回転角度を検知する。第２センサ２２２は、第２マグネット２３２の磁極を検知し、検知した磁界の強さに応じた電圧値をマイコン２１０に出力する。マイコン２１０は、入力された電圧値に基づいて第２マグネット２３２の回転角度、つまり第１副軸ギア４０の回転角度を特定する。

第３センサ２２３は、第２平歯車部５１の回転角度、すなわち第２副軸ギア５０の回転角度を検知する。第３センサ２２３は、第３マグネット２３３の磁極を検知し、検知した磁界の強さに応じた電圧値をマイコン２１０に出力する。マイコン２１０は、入力された電圧値に基づいて第３マグネット２３３の回転角度、つまり第２副軸ギア５０の回転角度を特定する。

マイコン２１０は、アブソリュートエンコーダ２００に設けられたマイクロコントローラである。マイコン２１０は、プログラムを実行することにより、各機能部として動作する。マイコン２１０は、第１センサ２２１から入力された磁界の強さに応じた電圧値に基づいて第１マグネット２３１の回転角度を特定することにより、主軸ギア１０の回転角度、つまり主軸１ａの回転角度を特定する。主軸１ａの回転角度の分解能は第１センサ２２１の分解能に対応する。マイコン２１０は、特定された第１副軸ギア４０の回転角度及び特定された主軸１ａの回転角度に基づいて主軸１ａの回転角度を特定し、これを出力する。マイコン２１０は、一例としてモータ１の主軸１ａの回転角度をデジタル信号として出力するようにしてもよい。

第１センサ２２１～第３センサ２２３には比較的分解能が高い磁気式角度センサを使用してもよい。磁気式角度センサは、例えば、それぞれの回転体の軸方向において、第１マグネット２３１～第３マグネット２３３の磁極を含む端面と、一定の隙間を介して対向配置される。アブソリュートエンコーダ２００において、第１センサ２２１～第３センサ２２３に用いられる磁気式角度センサの構成には限定されない。例えば、磁気式角度センサは、それぞれの回転体の外周方向において、第１マグネット２３１～第３マグネット２３３のそれぞれの磁極を含む端面と、一定の隙間を介して対向配置される構成であってもよい。磁気式角度センサは、第１マグネット２３１～第３マグネット２３３の磁極の回転に基づいて変動する磁界の強さを物理量として検出することで、対向する回転体の回転角度を特定してデジタル信号を出力する。磁気式角度センサは、一例として、磁極を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいてデジタル信号を出力する演算回路と、を含む。検知素子は、例えばホールエレメントやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数（例えば４つ）含んでもよい。なお、第１センサ２２１～第３センサ２２３は磁界の向き（ベクトル）を物理量として検出するように構成されても良い。

マイコン２１０は、例えば複数の検知素子の出力の差や比をキーとしてルックアップテーブルを用いてテーブル処理によって回転角度を特定するようにしてもよい。この検知素子と演算回路とは一つのＩＣチップ上に集積されてもよい。このＩＣチップは薄型の直方体形状の外形を有する樹脂中に埋め込まれてもよい。第１センサ２２１～第３センサ２２３は、不図示の配線部材を介して検知した各回転体の回転角度に対応するデジタル信号である角度信号をマイコン２１０に出力する。例えば、第１センサ２２１～第３センサ２２３は各回転体の回転角度を複数ビット（例えば７ビット）のデジタル信号として出力する。

マイコン２１０は、はんだ付けや接着などの方法により、角度センサ支持基板５に固定されている。マイコン２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、第１センサ２２１～第３センサ２２３のそれぞれから出力される回転角度を表すデジタル信号を取得し、主軸ギア１０の回転角度を演算する。

図１に示すマイコン２１０の各ブロックは、マイコン２１０としてのＣＰＵがプログラムを実行することによって実現されるファンクション（機能）を表したものである。図１に示すように、マイコン２１０は、角度情報生成部２１１、及び、通信部２１２を備える。マイコン２１０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵやＲＡＭ（Random Access Memory）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。従って、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

角度情報生成部２１１は、第１センサ２２１から出力される電圧値に基づいて、主軸ギア１０、つまり、主軸１ａの回転角度を示す情報（以下「角度情報」という。）を生成する。角度情報生成部２１１は、第２センサ２２２から出力される電圧値に基づいて、第１副軸ギア４０の角度情報を生成する。角度情報生成部２１１は、第３センサ２２３で検知される電圧値に基づいて、第２副軸ギア５０の回転角度を示す角度情報である角度情報を生成する。

通信部２１２は、モータ１の制御を行うモータ制御装置１００に対して、角度情報生成部２１１が生成した角度情報を出力する。

［モータ制御装置］
モータ制御装置１００は、アブソリュートエンコーダ２００から出力された回転角度に基づいてモータ１の動作制御を行う。図１に示すように、モータ制御装置１００は、アブソリュートエンコーダ２００から取得したモータ１の主軸１ａの複数回転にわたる角度情報と、外部機器から取得したモータ１の駆動指令とに基づいて、モータ１の駆動電流を制御する。

しかしながら、アブソリュートエンコーダ２００によって特定される回転角度には、主軸１ａの位置（角度）に応じた固有の角度偏差が含まれる。固有の角度偏差は、アブソリュートエンコーダ２００毎に異なる。固有の角度偏差はアブソリュートエンコーダ２００の製造ばらつきによって生じる。製造ばらつきは、例えば歯車などの部品の組み立て、アブソリュートエンコーダ２００において回転軸の位置検出に用いられる第１マグネット２３１～第３マグネット２３３や第１センサ２２１～第３センサ２２３の位置関係等の製造工程で含まれるばらつきである。

図７は、アブソリュートエンコーダ２００における主軸１ａの１回転における角度偏差の一例を示すグラフである。図７に示す角度偏差の波形Ａｒ１において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が回転体の一例である主軸１ａを回転させることで生成された角度によって示される角度と、主軸１ａの実際の角度と、の角度偏差を示す。アブソリュートエンコーダ２００において、主軸１ａの角度偏差は、主軸１ａの１回転（３６０°）に亘る。

アブソリュートエンコーダ２００は、起動時のモータ１の主軸１ａの起動位置を基準（ゼロ点）として、その後の主軸１ａの位置を検出する。図７に示した角度偏差の波形Ａｒ１において、主軸１ａの基準は、０［ｄｅｇ］である。図７に示した角度偏差の波形Ａｒ１において、主軸１ａの１回転における最大角度偏差は、０．２２４［ｄｅｇ］である。

図８は、アブソリュートエンコーダ２００において、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］である場合における、角度偏差の波形Ａｒ２の一例を示すグラフである。図８において、横軸は主軸１ａの回転角度を示す。また、図８において、縦軸は主軸１ａの回転角度に対応する角度偏差の値を示す。図８には、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ２とともに、比較のために図７に示した基準が０［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ１を示している。角度偏差の波形Ａｒ２において、最大角度偏差は、０．１６０［ｄｅｇ］である。図７に示すように、アブソリュートエンコーダ２００において、基準が０［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ１と、基準が７２［ｄｅｇ］の角度偏差Ａｒ２とを比較すると、起動位置の相違により０．０６４［ｄｅｇ］の最大角度偏差の差異が生じる。つまり、アブソリュートエンコーダ２００において、主軸１ａの起動位置によって主軸１ａの基準となる角度偏差の値が異なる。このため、アブソリュートエンコーダ２００において、主軸１ａの起動位置が異なる場合、最大角度偏差が変動することが考えられる。

回転式のアブソリュートエンコーダは、主軸１ａが１回転することにより生じる角度偏差は、主軸１ａが１回転することで元に戻る周期性を有する。従って、主軸１ａの角度偏差成分は、フーリエ変換を行うことにより、その大きさ（振幅）を算出することができる。そこで、アブソリュートエンコーダ２００において、マイコン２１０によって実現されるオフセット値算出部１２２が、起動時の主軸１ａの角度情報と、角度偏差に基づいて算出される所定の係数（例えば、フーリエ係数）とから、最大角度偏差が最小となるようにオフセット値を決定する。このような処理を行うことにより、アブソリュートエンコーダ２００は、起動時の主軸１ａの位置によらず角度情報の最大角度偏差を抑制することができる。

図９は、主軸１ａの基準が０［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形Ａｒ３を示すグラフである。図９に示すように、補正後の角度偏差の波形Ａｒ３の最大角度偏差は０．１３７［ｄｅｇ］である。補正後の角度偏差の波形Ａｒ３の最大角度偏差は、図１０に示した角度偏差の波形Ａｒ１の最大角度偏差（０．２２４［ｄｅｇ］）と比較して抑制されている。

図１０は、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形Ａｒ４を示すグラフである。図１０に示すように、補正後の角度偏差の波形Ａｒ４の最大角度偏差は０．１３７［ｄｅｇ］である。補正後の角度偏差の波形Ａｒ４の最大角度偏差は、図８に示した角度偏差の波形Ａｒ２の最大角度偏差（０．１６０［ｄｅｇ］）と比較して抑制されている。

モータ制御装置１００では、以上のように角度偏差の最大値を抑制するために、オフセット値の算出処理を実行する。

モータ制御装置１００は、第１通信部１０１、第２通信部１０２、演算部１０３、モータ駆動回路１０４を備える。

第１通信部１０１は、不図示の外部機器と通信する。第１通信部１０１は、外部機器が出力したモータ１の駆動指令を取得する。第１通信部１０１は、取得したモータ１の駆動指令を演算部１０３により実現される駆動指令取得部１１１に出力する。

第２通信部１０２は、アブソリュートエンコーダ２００と通信する。第２通信部１０２は、アブソリュートエンコーダ２００が出力したモータ１の主軸１ａの角度情報を取得する。第２通信部１０２は、取得した主軸１ａの角度情報を演算部１０３により実現される位置制御部１１２、速度取得部１１３、角度偏差データ生成部１１７、及び、オフセット処理部１２３に出力する。

演算部１０３は、駆動指令取得部１１１、位置制御部１１２、速度取得部１１３、速度制御部１１４、電流制御部１１５、制御信号生成部１１６、角度偏差データ生成部１１７、オフセットパラメータ算出部１１８、量子化部１１９、記憶部１２０、オフセットパラメータ復元部１２１、オフセット値算出部１２２、及び、オフセット処理部１２３の機能を実現する。図１に示す演算部１０３の各ブロックは、演算部１０３のＣＰＵがプログラムを実行することによって実現されるファンクション（機能）を表したものである。演算部１０３の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵやＲＡＭ（Random Access Memory）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。従って、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

駆動指令取得部１１１は、第１通信部１０１が取得したモータ１の駆動指令を取得し、位置制御部１１２に出力する。駆動指令は、例えばモータ１の動作における主軸１ａの位置（角度）を指令する情報である。なお、本実施形態において、駆動指令は外部から入力されるものとして説明するが、モータ制御装置１００内部で生成されるように構成されてもよい。

位置制御部１１２は、駆動指令取得部１１１から取得したモータ１の駆動指令、及び、第２通信部１０２から取得した角度情報に基づいて、モータ１の主軸１ａの目標となる位置（目標位置）を算出する。位置制御部１１２は、算出した主軸１ａの目標位置を速度制御部１１４に出力する。位置制御部１１２は、主軸１ａの目標位置を角度偏差データ生成部１１７に出力する。

速度取得部１１３は、第２通信部１０２から取得した角度情報に基づいて、モータ１の主軸１ａの回転速度を取得する。速度取得部１１３は、取得した主軸１ａの回転速度を速度制御部１１４に出力する。

速度制御部１１４は、位置制御部１１２から取得した主軸１ａの目標位置、及び、速度取得部１１３から取得した主軸１ａの回転速度に基づいて、主軸１ａの目標速度を制御する。速度制御部１１４は、主軸１ａの目標速度を電流制御部１１５に出力する。

電流制御部１１５は、速度制御部１１４から取得した主軸１ａの目標速度に基づいて、モータ１の駆動電流の目標値（目標電流）を制御する。電流制御部１１５は、目標電流を制御信号生成部１１６に出力する。

制御信号生成部１１６は、電流制御部１１５から取得した目標電流に応じて、モータ駆動回路１０４を制御する制御信号を生成する。制御信号生成部１１６は、制御信号をモータ駆動回路１０４に出力する。

角度偏差データ生成部１１７は、第２通信部１０２から取得した角度情報、及び、位置制御部１１２から取得した目標位置、に基づいて、アブソリュートエンコーダ２００の起動時に検出された主軸１ａの角度情報における角度偏差データを生成する。角度偏差データは、回転体の角度を示す角度情報と回転体を回転させる角度を示す目標位置との偏差を示す。

オフセットパラメータ算出部１１８は、角度偏差データに基づいて、回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられる係数であるオフセットパラメータを算出する。オフセットパラメータは、例えば、角度偏差データをフーリエ変換することにより得られるフーリエ係数である。オフセットパラメータ算出部１１８は、算出したオフセットパラメータを量子化部１１９に出力する。

オフセットパラメータ算出部１１８は、角度偏差データ生成部１１７が生成した角度偏差データから、主軸１ａの角度情報のサイン成分のフーリエ係数Ｆｓ_ｎ、及び、コサイン成分のフーリエ係数Ｆｃ_ｎを算出する。オフセット値算出部１２２は、例えば、記憶部１２０の記憶領域にフーリエ係数Ｆｓ_ｎ及びフーリエ係数Ｆｃ_ｎを記憶させておき、角度情報に対応するオフセット値を特定してもよい。

量子化部１１９は、オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、オフセットパラメータの値域と、に基づいて、オフセットパラメータ算出部１１８から取得したオフセットパラメータを量子化する。具体的には、量子化部１１９は、オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数と、ビットシフト可能な数と、に基づいて決定される離散値によりオフセットパラメータを量子化する。また、量子化部１１９は、オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数のうち、オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を最上位のビット側にビットシフトしてオフセットパラメータを量子化する。ビットシフト可能なビット数は、オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数から、オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を減ずることにより求められる。量子化部１１９は、量子化したオフセットパラメータを記憶部１２０に記憶する。

量子化部１１９が実行するオフセットパラメータの量子化処理について、詳細に説明する。オフセット値算出部１２２が実行するオフセット値の算出処理に用いられるオフセットパラメータは、小数点を有する数値である。このため、モータ制御装置１００において、オフセットパラメータを高精度で記憶する場合には、記憶部１２０に大きな記憶領域が必要である。例えば、回転軸の一回転に相当する角度（＋－０～３６０°）の整数値を記憶するには１０ビットの記憶領域が必要である。オフセットパラメータの小数点以下の数値を記憶部１２０に記憶するためには、さらに多くのビット数が必要である。

例えば、回転軸の一回転に相当する角度を小数点第３位まで（＋－０～３６０．０００°）記憶するには、
ｌｏｇ_２（３６００００＊２）＝１９．４５
から、最低２０ビットの記憶領域が必要である。

オフセットパラメータの整数値は非常に小さいので、整数領域を表す値域は小さくてよい。このため、整数領域を記憶するために１０ビットも不要である。モータ制御装置１００において、量子化部１１９は、オフセットパラメータの整数領域の記憶に用いられないビット数を小数点の記憶に活用することにより、記憶部１２０におけるオフセットパラメータの記憶領域を圧縮（量子化）する。

量子化部１１９は、必要ない整数値域を表すビットを左ビットシフトすることで、小数領域用のビットを確保する。つまり、量子化部１１９は、オフセットパラメータがとりうる整数値域を表せるだけのビット数を確保するように、オフセットパラメータを量子化する。

図１１は、オフセットパラメータに用いられるビットの値域における割り当ての一例を示す図である。

図１１において、左端のビットＢ１は、正負の符号を示す符号ビットＢ１である。このため、図１１において、オフセットパラメータの数値の記憶には、符号ビットＢ１を除く９ビットを用いることができる。

ところで、オフセットパラメータの整数値が±０～２未満の範囲の場合に、整数値の記憶に用いられるビット数は、図１１における右端のビットＢ２の２ビットである。このため、オフセットパラメータの数値の記憶に割り当てられるビット数のうち、ビットＢ３の７ビット分が整数値の記憶に用いられない。従って、モータ制御装置１００において、整数値の記憶に必要なビット数を確保して量子化して、整数値の記憶に用いられないビットＢ３を小数値の記憶領域に用いることができれば、記憶部１２０の記憶容量を節約することができる。

量子化部１１９において、ビットシフト可能なビット数は、オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数から、整数値の記憶に必要なビット数を減ずることで求められる。オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数は、データ型の種類やモータ制御装置１００における演算部１０３のシステム設計等により、予め定められる。

整数値の記憶に必要なビット数は、モータ１の構造によって求められる。モータ１が基本ステップ数が１００のステッピングモータである場合を一例として、オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を求める。角度偏差は、３６０／（極数＊２）から、＋－１．８ｄｅｇの範囲で生じる。角度偏差が、基本ステップ数から想定し得る数値を超える場合には、モータ１の脱調や、アブソリュートエンコーダ２００の故障など、角度偏差以外の異常があるということが自明である。

オフセットパラメータは、上述したように角度偏差データのフーリエ係数である。フーリエ係数のサイン及びコサインの各成分の数値は、角度偏差の数値を超えることはない。オフセットパラメータの数値も、角度偏差の数値を超えることはない。このため、オフセットパラメータの数値も、±１．８ｄｅｇの範囲に収まる。従って、各オフセットパラメータの整数値を記憶するために必要なビット数は、符号ビットを含めて３ビットである。

以上より、オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数が１０ビットである場合に、ビットシフト可能なビット数は、１０－３＝７ビットである。

従って、量子化部１１９は、整数値の記憶に用いられるビットＢ２を、７ビット分左ビットシフトすればよい。

モータ１が電気角７２［ｄｅｇ］のサーボモータである場合を別の一例として、オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を求める。モータ１が電気角７２［ｄｅｇ］のサーボモータである場合、角度偏差は、構造的に最大で±３６［ｄｅｇ］未満の範囲で生じる。この場合に、仮にこれ以上の角度偏差が検出された場合には、アブソリュートエンコーダ２００の検出誤差以外の異常（断線や欠相など）があると判断できる。

従って、モータ１が電気角７２［ｄｅｇ］のサーボモータである場合には、検出角度偏差が最大で±３６［ｄｅｇ］を示し、角度偏差が例えばsinθ成分のみで表される場合、sinθの振幅が取りうる最大の絶対値である３６［ｄｅｇ］をパラメータの値域とすればよいので、必要な値域は３６［ｄｅｇ］である。この場合、
３６０／３６＝１０，ｌｏｇ_２１０＝３．３２…
から、ビットシフト可能なビット数は３である。

図１２は、ビットシフト後のオフセットパラメータに用いられるビットの値域における割り当ての一例を示す図である。図１１と同様に、図１２において、左端のビットＢ１が、正負の符号を示す符号ビットＢ１であり、整数値の記憶に用いられるビット数が、符号ビットＢ１の右隣のビットＢ２である。図１２において、ビットＢ２の右隣のビットＢ４が、ビットシフトによりオフセットパラメータの小数値の記憶に用いることが可能になった７ビットである。

量子化部１１９は、１ビットあたりの離散値を算出して、オフセットパラメータを量子化する。具体的には、量子化部１１９は、式（１）に基づいて、１ビットあたりの離散値Ｄを求める。式（１）において、Ｎがオフセットパラメータ記憶のために確保されたビット数、Ｍがビットシフト可能なビット数、である。

３６０／２^{（Ｎ－１＋Ｍ）}＝Ｄ・・・式（１）

量子化部１１９は、下記の式（２）で示すように、オフセットパラメータＦを１ビットあたりの離散値Ｄで除算することで、量子化されたオフセットパラメータＱを得る。

Ｆ／Ｄ＝Ｑ・・・式（２）

図１１に示したように、正負の符号を示す符号ビットＢ１を除いて９ビットをオフセットパラメータの数値の記憶に用いることができる例において、ビットシフトしない場合に、１ビットあたりの離散値は、式（１）から、
３６０／２^９＝３６０／５１２＝０．７０３…
から、０．７［ｄｅｇ／ｄｉｇｉｔ］と求められる。

オフセットパラメータ算出部１１８が算出したオフセットパラメータＦが＋０．５［ｄｅｇ］であるとして、式（２）により、四捨五入で量子化したオフセットパラメータＱを算出すると、
Ｑ＝０．５／０．７０３＝０．７１１…
から、Ｑの近似値が１［ｄｉｇｉｔ］となる。

量子化したオフセットパラメータＱの近似値（１［ｄｉｇｉｔ］）を復号すると、
１＊０．７０３＝０．７０３．．．［ｄｅｇ］

上述したように、算出されたオフセットパラメータは０．５［ｄｅｇ］である。このため、ビットシフトを行わないでオフセットパラメータを量子化した場合、桁落ちによる誤差は、
０．７１１－０．５＝０．２１１［ｄｅｇ］となる。

一方、図１１の例について、ビットシフトする場合に、４桁を左ビットシフトすると、1ｄｉｇｉｔあたりの分解能が２^４＝１６倍になる。

式（１）より、オフセットパラメータの１ビットあたりの離散値Ｄは、
Ｄ-＝３６０／２^{（９＋４）}＝７２０／１６３８４＝０．０４３９…
から、Ｄの近似値が０．０４４［ｄｅｇ／ｄｉｇｉｔ］となる。

この記憶領域にオフセットパラメータＦ＋０．５［ｄｅｇ］を式（２）により四捨五入で量子化してＱを得ると、
Ｑ＝０．５／０．０４４＝１１．３８９…
から、Ｑの近似値が１１［ｄｉｇｉｔ］となる。

この量子化したオフセットパラメータＱを復号すると、
０．０４４＊１１＝０．４８４［ｄｅｇ］となる。

以上より、ビットシフトを行った場合における、オフセットパラメータを量子化した場合、桁落ちによる誤差は、
０．４８４－０．５＝－０．０１６、となる。

記憶部１２０は、オフセット値の算出に必要な情報を記憶する。記憶部１２０に記憶される情報は、例えば、各種のプログラム、オフセットパラメータの量子化に必要な情報（例えば、記憶部１２０においてオフセットパラメータに割り当て可能なビット数、モータ１の構造に関する情報）、量子化部１１９により量子化されたオフセットパラメータ、離散値などである。

オフセットパラメータ復元部１２１は、量子化されたオフセットパラメータを復元する。オフセットパラメータ復元部１２１は、１ビットあたりの離散値と、量子化されたオフセットパラメータを乗算することで、量子化されたオフセットパラメータからオフセットパラメータを復元することができる。

オフセット値算出部１２２は、復元されたオフセットパラメータと、角度偏差データと、に基づいて、オフセット値を算出する。

オフセット値算出部１２２は、オフセットパラメータ算出部１１８により算出されたフーリエ係数Ｆｓ_ｎ及びフーリエ係数Ｆｃ_ｎから、周期ｎの偏差成分のオフセット値（以下「オフセット値Ｏｆｓ_ｎ」という。）を算出する。オフセット値Ｏｆｓ_ｎは、式（３）で求めることができる。なお、フーリエ係数Ｆｓ_ｎ，Ｆｃ_ｎの値は、個々のアブソリュートエンコーダ２００によって異なる。

オフセット値算出部１２２は、オフセット値Ｏｆｓ_ｎの算出が角度偏差に含まれている周期の数（例えば、ｎ＝Ｎ）に到達したか否かを判定する。オフセット値Ｏｆｓ_ｎを算出した周期の数がＮに到達していない場合に、オフセット値算出部１２２は、周期の数Ｎに到達するまでオフセット値Ｏｆｓ_ｎの算出を繰り返す。

オフセット値Ｏｆｓ_ｎを算出した周期の数がＮに到達した場合に、オフセット値算出部１２２は、式（４）を用いて算出した各周期（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）の偏差成分のオフセット値の総和、すなわち、主軸１ａの１回転に含まれる角度偏差を補正するのに用いるオフセット値Ｏｆｓを算出する。オフセット値Ｏｆｓの算出後、オフセット値算出部１２２は、オフセット値の決定処理を終了する。

オフセット処理部１２３は、算出されたオフセット値と第２通信部１０２から取得した角度情報とに基づいて、オフセット処理後の角度情報を算出する。オフセット処理部１２３は、算出されたオフセット処理後の角度情報を位置制御部１１２に出力する。

図１１は、モータ制御装置１００におけるオフセットパラメータの量子化処理の一例を示すフローチャートである。以上説明したモータ制御装置１００における量子化部１１９による処理の一例をフローチャートにより示す。

量子化部１１９は、オフセットパラメータ算出部１１８からオフセットパラメータを取得する（ステップＳ１０１）。

量子化部１１９は、取得したオフセットパラメータからオフセットパラメータの記憶に用いられるビット数を取得する（ステップＳ１０２）。

量子化部１１９は、取得したオフセットパラメータのうち、整数値の記憶に用いられるビット数を取得する（ステップＳ１０３）

量子化部１１９は、オフセットパラメータの記憶に用いられるビット数のうち、ビットシフト可能なビット数を算出する（ステップＳ１０４）。

量子化部１１９は、１ビットあたりの離散値を算出する（ステップＳ１０５）。

量子化部１１９は、ステップＳ１０３～ステップＳ１０５の算出結果に基づいて、オフセットパラメータを量子化する（ステップＳ１０６）。

量子化部１１９は、量子化されたオフセットパラメータを記憶部１２０に記憶する（ステップＳ１０７）。

図１２は、モータ制御装置１００におけるオフセットパラメータの復元処理の一例を示すフローチャートである。以上説明したモータ制御装置１００におけるオフセットパラメータ復元部１２１による処理の一例をフローチャートにより示す。

オフセットパラメータ復元部１２１は、量子化されたオフセットパラメータを記憶部１２０から取得する（ステップＳ２０１）。

オフセットパラメータ復元部１２１は、１ビットあたりの離散値を取得する（ステップＳ２０２）。

オフセットパラメータ復元部１２１は、量子化されたオフセットパラメータと離散値とに基づいて、オフセットパラメータを復元する（ステップＳ２０３）。

以上説明したように、モータ１の構造によって最大角度偏差がおおよそ定まるため、本実施の形態におけるモータ制御装置１００によれば、ビットシフト可能なビット数を定量的に決めることができる。
また、本実施の形態におけるモータ制御装置１００では、例えば、エンコーダの許容角度偏差など、構造上の制限や、通常エンコーダに求められる角度の精度を考慮して定められる値域に基づいて、整数値の記憶に用いられるビット数をシフトし小数値の記憶に用いられるビット数を確保する。このため、本実施の形態におけるモータ制御装置１００によれば、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶することができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置及びアブソリュートエンコーダについて説明する。以下、上述の第１の実施の形態に係るモータ制御装置１００及びアブソリュートエンコーダ２００と同一の又は類似する機能を有する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

図１５は、第２の実施の形態に係るモータ制御装置１００Ｂ及びアブソリュートエンコーダ２００Ｂの機能的構成を概略的に示すブロック図である。図１５に示すように、モータ制御装置１００Ｂは、演算部１０３により実現される機能に、オフセットパラメータ復元部１２１、オフセット値算出部１２２、及び、オフセット処理部１２３が含まれない点が、モータ制御装置１００と相違する。モータ制御装置１００の演算部１０３により実現されるオフセットパラメータ復元部１２１、オフセット値算出部１２２、及び、オフセット処理部１２３の機能は、アブソリュートエンコーダ２００Ｂが備えるマイコン２１０により、オフセットパラメータ復元部２２４、オフセット値算出部２２５、及びオフセット処理部２２６として実現される。

モータ制御装置１００Ｂにおいて、第１通信部１０１及びモータ駆動回路１０４の機能は、モータ制御装置１００と同様である。モータ制御装置１００Ｂの演算部１０３により実現される、駆動指令取得部１１１、位置制御部１１２、速度取得部１１３、速度制御部１１４、電流制御部１１５、制御信号生成部１１６、角度偏差データ生成部１１７、オフセットパラメータ算出部１１８、及び記憶部１２０の機能は、モータ制御装置１００と同様である。

量子化部１１９は、図１３に示したオフセットパラメータの量子化処理を行う。量子化部１１９は、量子化したオフセットパラメータを第２通信部１０２に出力する。第２通信部１０２は、量子化したオフセットパラメータをアブソリュートエンコーダ２００Ｂの通信部２１２に出力する。

アブソリュートエンコーダ２００Ｂの通信部２１２は、取得した量子化されたオフセットパラメータを記憶部２２０に記憶させる。

オフセットパラメータ復元部２２４は、オフセットパラメータ復元部１２１と同様に、図１４に示したオフセットパラメータの復元処理を行う。

オフセット値算出部２２５は、オフセット値算出部１２２と同様に、復元されたオフセットパラメータと、角度偏差データと、に基づいて、オフセット値を算出する。オフセット値算出部２２５は、算出したオフセット値をオフセット処理部２２６に出力する。

オフセット処理部２２６は、オフセット処理部１２３と同様に、算出されたオフセット値と角度情報生成部２１１から取得した角度情報とに基づいて、オフセット処理後の角度情報を算出する。オフセット処理部２２６は、算出されたオフセット処理後の角度情報を通信部２１２に出力する。通信部２１２は、オフセット処理後の角度情報をモータ制御装置１００Ｂに出力する。

以上説明した第２の実施の形態におけるモータ制御装置１００Ｂ及びアブソリュートエンコーダ２００Ｂによれば、先に説明したモータ制御装置１００と同様に、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶することができる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御装置、アブソリュートエンコーダについて説明する。以下、上述の第１、第２の実施の形態に係るモータ制御装置１００，１００Ｂ及びアブソリュートエンコーダ２００，２００Ｂと同一の又は類似する機能を有する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

図１６は、第３の実施の形態に係るモータ制御装置１００Ｃ及びアブソリュートエンコーダ２００Ｃの機能的構成を概略的に示すブロック図である。図１６に示すように、モータ制御装置１００Ｃは、演算部１０３により実現される機能に、角度偏差データ生成部１１７、オフセットパラメータ算出部１１８、量子化部１１９、記憶部１２０、オフセットパラメータ復元部１２１、オフセット値算出部１２２、及び、オフセット処理部１２３が含まれない点が、モータ制御装置１００と相違する。モータ制御装置１００Ｃに含まれない上述の機能部は、アブソリュートエンコーダ２００Ｃが備えるマイコン２１０により、角度偏差データ生成部２１７、オフセットパラメータ算出部２１８、量子化部２１９、オフセットパラメータ復元部２２４、オフセット値算出部２２５、及びオフセット処理部２２６として実現される。

モータ制御装置１００Ｃの第２通信部１０２は、位置制御部１１２から取得した目標位置をアブソリュートエンコーダ２００Ｃの通信部２１２に出力する。アブソリュートエンコーダ２００Ｃの通信部２１２は、目標位置を角度偏差データ生成部２１７に出力する。

角度偏差データ生成部２１７は、角度情報生成部２１１から取得した角度情報、及び、通信部２１２から取得した目標位置、に基づいて、アブソリュートエンコーダ２００Ｃの起動時に検出された主軸１ａの角度情報における角度偏差データを生成する。角度偏差データ生成部２１７は、生成した角度偏差データをオフセットパラメータ算出部２１８に出力する。

オフセットパラメータ算出部２１８は、オフセットパラメータ算出部１１８と同様に、角度偏差データに基づいて、回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられる係数であるオフセットパラメータを算出する。オフセットパラメータ算出部２１８は、算出したオフセットパラメータを量子化部２１９に出力する。

量子化部２１９は、量子化部１１９と同様に、オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、オフセットパラメータの値域と、に基づいて、オフセットパラメータ算出部２１８から取得したオフセットパラメータを量子化する。量子化部２１９によるオフセットパラメータの量子化処理は、図１３に示した通りである。量子化部２１９は、量子化したオフセットパラメータを記憶部２２０に記憶する。

オフセットパラメータ復元部２２４は、オフセットパラメータ復元部１２１と同様に、図１４に示したオフセットパラメータの復元処理を行う。

オフセット値算出部２２５は、オフセット値算出部１２２と同様に、復元されたオフセットパラメータと、角度偏差データと、に基づいて、オフセット値を算出する。オフセット値算出部２２５は、算出したオフセット値をオフセット処理部２２６に出力する。

オフセット処理部２２６は、オフセット処理部１２３と同様に、算出されたオフセット値と角度情報生成部２１１から取得した角度情報とに基づいて、オフセット処理後の角度情報を算出する。オフセット処理部２２６は、算出されたオフセット処理後の角度情報を通信部２１２に出力する。通信部２１２は、オフセット処理後の角度情報をモータ制御装置１００に出力する。

以上説明した第３の実施の形態におけるアブソリュートエンコーダ２００Ｃによれば、先に説明したモータ制御装置１００と同様に、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶することができる。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態に係るモータ制御装置、アブソリュートエンコーダについて説明する。以下、上述の第１～第３の実施の形態に係るモータ制御装置１００，１００Ｂ，１００Ｃ及びアブソリュートエンコーダ２００，２００Ｂ，２００Ｃと同一の又は類似する機能を有する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

図１７は、第４の実施の形態に係るモータ制御装置１００Ｄ及びアブソリュートエンコーダ２００Ｄの機能的構成を概略的に示すブロック図である。図１７に示すように、モータ制御装置１００Ｄは、演算部１０３により実現される機能に、角度偏差データ生成部１１７、オフセットパラメータ算出部１１８、及び、量子化部１１９が含まれない点が、モータ制御装置１００と相違する。モータ制御装置１００Ｄに含まれない上述の機能部は、アブソリュートエンコーダ２００Ｄが備えるマイコン２１０により、角度偏差データ生成部２１７、オフセットパラメータ算出部２１８、及び、量子化部２１９として実現される。

モータ制御装置１００Ｄの第２通信部１０２は、位置制御部１１２から取得した目標位置をアブソリュートエンコーダ２００Ｄの通信部２１２に出力する。アブソリュートエンコーダ２００Ｄの通信部２１２は、目標位置を角度偏差データ生成部２１７に出力する。

角度偏差データ生成部２１７は、角度情報生成部２１１から取得した角度情報、及び、通信部２１２から取得した目標位置、に基づいて、アブソリュートエンコーダ２００Ｄの起動時に検出された主軸１ａの角度情報における角度偏差データを生成する。角度偏差データ生成部２１７は、生成した角度偏差データをオフセットパラメータ算出部２１８に出力する。

オフセットパラメータ算出部２１８は、オフセットパラメータ算出部１１８と同様に、角度偏差データに基づいて、回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられる係数であるオフセットパラメータを算出する。オフセットパラメータ算出部２１８は、算出したオフセットパラメータを量子化部２１９に出力する。

量子化部２１９は、量子化部１１９と同様に、オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、オフセットパラメータの値域と、に基づいて、オフセットパラメータ算出部２１８から取得したオフセットパラメータを量子化する。量子化部２１９によるオフセットパラメータの量子化処理は、図１３に示した通りである。量子化部２１９は、量子化したオフセットパラメータを記憶部２２０に記憶する。

通信部２１２は、記憶部１２０に記憶されている量子化したオフセットパラメータをモータ制御装置１００Ｄの第２通信部１０２に出力する。第２通信部１０２は、量子化したオフセットパラメータを記憶部１２０に記憶させる。

オフセットパラメータ復元部１２１は、図１４に示したオフセットパラメータの復元処理を行う。

オフセット値算出部１２２は、復元されたオフセットパラメータと、角度偏差データと、に基づいて、オフセット値を算出する。オフセット値算出部１２２は、算出したオフセット値をオフセット処理部１２３に出力する。

オフセット処理部１２３は、算出されたオフセット値と角度情報生成部２１１から取得した角度情報とに基づいて、オフセット処理後の角度情報を算出する。オフセット処理部１２３は、算出されたオフセット処理後の角度情報を位置制御部１１２に出力する。

以上説明した第４の実施の形態におけるモータ制御装置１００Ｄ及びアブソリュートエンコーダ２００Ｄによれば、先に説明したモータ制御装置１００と同様に、アブソリュートエンコーダにおける最大角度偏差を小さくするためのオフセット値の算出に用いられるパラメータを高精度に記憶することができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、上述した実施の形態では、用いる回転体の角度を表す値をいずれも角度値（±３６０［deg］）で表したが、本発明は弧度値（±２π［rad］）で表す場合においても同様に適用可能である。

１…モータ、１ａ…主軸、３…ギアベース部、４…ケース、４ａ…外壁部、５…角度センサ支持基板、５ａ…下面、６…コネクタ、７…シールドプレート、１０…主軸ギア、１１…第１ウォームギア部、１６…ホルダ部、１７…マグネット支持部、２０…第１中間ギア、２１…第１ウォームホイール部、２２…第２ウォームギア部、２３…軸、２７…第１中間ギア軸支部、２８…第３ウォームギア部、３０…第２中間ギア、３１…第３ウォームホイール部、３２…第１平歯車部、４０…第１副軸ギア、４１…第２ウォームホイール部、５０…第２副軸ギア、５１…第２平歯車部、１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…モータ制御装置、１０１…第１通信部、１０２…第２通信部、１０３…演算部、１０４…モータ駆動回路、１１０…基板支柱、１１１…駆動指令取得部、１１２…位置制御部、１１３…速度取得部、１１４…速度制御部、１１５…電流制御部、１１６…制御信号生成部、１１７、２１７…角度偏差データ生成部、１１８，２１８…オフセットパラメータ算出部、１１９，２１９…量子化部、１２０，２２０…記憶部、１２１，２２４…オフセットパラメータ復元部、１２２，２２５…オフセット値算出部、１２３，２２６…オフセット処理部、２００，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ…アブソリュートエンコーダ、２１０…マイコン、２１１…角度情報生成部、２１２…通信部、２２１…第１センサ、２２２…第２センサ、２２３…第３センサ、２３１…第１マグネット、２３２…第２マグネット、２３３…第３マグネット

Claims (7)

1. 回転体の角度を示す角度情報と前記回転体を回転させる角度を示す目標位置との偏差を示す角度偏差データに基づいて、前記回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられるオフセットパラメータを算出するオフセットパラメータ算出部と、
   前記オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、前記オフセットパラメータの値域と、に基づいて前記オフセットパラメータを量子化する量子化部と、
   を備える、モータ制御装置。
2. 前記量子化部は、前記オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数と、ビットシフト可能な数と、に基づいて決定される離散値により前記オフセットパラメータを量子化する、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. ビットシフト可能なビット数は、前記オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数から、前記オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を減ずることにより求められる、
   請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 量子化された前記オフセットパラメータを復元する復元部を備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記量子化部は、前記オフセットパラメータを記憶するために確保されたビット数のうち、前記オフセットパラメータの整数値の記憶に必要なビット数を最上位のビット側にビットシフトして前記オフセットパラメータを量子化する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 回転体の角度を示す角度情報と前記回転体を回転させる角度を示す目標位置との偏差を示す角度偏差データに基づいて、前記回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられるオフセットパラメータを算出するステップと、
   前記オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、前記オフセットパラメータの値域と、に基づいて前記オフセットパラメータを量子化するステップと、
   をコンピュータが実行する、モータ制御方法。
7. 回転体の回転に応じて変動する磁界の強さを示す信号に基づいて、前記回転体の角度を示す角度情報を生成する角度情報生成部と、
   前記角度情報と、前記回転体を回転させる角度を示す目標位置と、の偏差を示す角度偏差データを生成する角度偏差データ生成部と、
   前記角度偏差データに基づいて、前記回転体の角度偏差を小さくするオフセット値の算出に用いられるオフセットパラメータを算出するオフセットパラメータ算出部と、
   前記オフセットパラメータの記憶に用いられる記憶容量の大きさと、前記オフセットパラメータの値域と、に基づいて前記オフセットパラメータを量子化する量子化部と、
   を備える、アブソリュートエンコーダ。

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