JP6428817B2 - モータ制御システム、制御方法、エンコーダ及びモータ制御装置 - Google Patents

モータ制御システム、制御方法、エンコーダ及びモータ制御装置 Download PDF

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Description

本開示は、モータ制御システム、制御方法、エンコーダ及びモータ制御装置に関する。
従来、エンコーダが、モータの回転軸の回転位置を光学的に検出する検出部（センサ）及びモータの回転軸の回転位置を磁気的に検出する検出部（センサ）を具備しており、かかる回転位置に基づいて生成された多回転データ（モータの回転軸の回転数）同士を比較することによって、エンコーダが故障しているか否かについて診断する技術が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２０１０-１５２５９５号公報
しかしながら、従来の技術では、エンコーダとは別に、追加のエンコーダが取付けられて、物理的に２つのエンコーダを接続してモータの回転軸の回転位置の確からしさを監視するため、物理的又は処理的なコストが高くなる傾向にあり、システムが複雑化するという課題があった。
そこで、本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、物理的なサイズや重量又は処理的なコストを低減すると共に、簡易なシステム形態でより確実にエンコーダの故障を検知することができるモータ制御システム、制御方法、エンコーダ及びモータ制御装置を提供することを目的とする。
本開示の第１の特徴は、モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムであって、前記エンコーダは、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第１回転位置検出部と、前記第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第２回転位置検出部と、前記第１回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記第２回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信するように構成されている送信部とを具備しており、前記モータ制御装置は、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されている比較部を具備することを要旨とする。
本開示の第２の特徴は、モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムであって、前記エンコーダは、モータの回転軸に取り付けられたディスクと、前記ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている高分解能位置検出部及び低分解能位置検出部と、前記高分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記低分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信するように構成されている送信部とを具備しており、前記モータ制御装置は、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されている比較部を具備することを要旨とする。
本開示の第３の特徴は、モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムの制御方法であって、前記エンコーダにおいて、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ａと、前記エンコーダにおいて、前記モータの回転軸に取り付けられた第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ｂと、前記エンコーダにおいて、前記工程Ａにおいて検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記工程Ｂにおいて検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信する工程Ｃと、前記モータ制御装置において、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較する工程Ｄとを有することを要旨とする。
本開示の第４の特徴は、モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムの制御方法であって、前記エンコーダにおいて、モータの回転軸に取り付けられたディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ａと、前記エンコーダにおいて、モータの回転軸に取り付けられたディスクから、前記工程Ａによって検出された前記回転位置よりも低い分解能で前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ｂと、前記エンコーダにおいて、前記工程Ａにおいて検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記工程Ｂにおいて検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信する工程Ｃと、前記モータ制御装置において、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較する工程Ｄとを有することを要旨とする。
本開示の第５の特徴は、モータ制御システムで用いられるエンコーダであって、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第１回転位置検出部と、前記第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第２回転位置検出部と、前記モータ制御システムで用いられるモータ制御装置に対して、前記第１回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記第２回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信するように構成されている送信部とを具備することを要旨とする。
本開示の第６の特徴は、モータ制御システムで用いられるエンコーダであって、モータの回転軸に取り付けられたディスクと、前記ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている高分解能位置検出部及び低分解能位置検出部と、前記モータ制御システムで用いられるモータ制御装置に対して、前記高分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記低分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを送信するように構成されている送信部とを具備することを要旨とする。
本開示の第７の特徴は、モータ制御システムで用いられるモータ制御装置であって、前記モータ制御システムで用いられるエンコーダから、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び前記モータの回転軸に取り付けられた第２ディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを受信するように構成されている受信部と、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されている比較部とを具備することを要旨とする。
本開示の第８の特徴は、モータ制御システムで用いられるモータ制御装置であって、前記モータ制御システムで用いられるエンコーダから、モータの回転軸に取り付けられたディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データと、前記ディスクから検出された前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置よりも低い分解能の前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データを受信するように構成されている受信部と、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されている比較部とを具備することを要旨とする。
本開示によれば、より確実にエンコーダの故障を検知することができるモータ制御システム、制御方法、エンコーダ及びモータ制御装置を提供することができる。
図１は、一実施形態に係るモータ制御システムの物理構成の一例を示す図である。 図２は、一実施形態に係るモータ制御システムの機能ブロックの一例を示す図である。 図３は、一実施形態に係るモータ制御システムにおいて用いられる安全データのデータ格納例を示す図である。 図４は、一実施形態に係るモータ制御システムで実行される処理の流れの一例を示す図である。 図５は、変更例１に係るモータ制御システムの機能ブロックの一例を示す図である。 図６は、変更例１に係るモータ制御システムにおいて用いられる安全データのデータ格納例を示す図である。 図７は、変更例１に係るモータ制御システムで実行される処理の流れの一例を示す図である。 図８は、変更例２に係るモータ制御システムの物理構成の一例について示す図である。
（実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本開示の一実施形態に係るモータ制御システムの一例について説明する。図１に示すように、モータ制御システム１は、モータ制御装置１０と、モータ制御部２０と、モータ３０と、エンコーダ４０とを具備している。
モータ制御装置１０は、モータ制御システム１全体の動作を制御するコンピュータを含む装置である。例えば、モータ制御装置１０は、所定タイミングでモータ制御部２０やエンコーダ４０にコマンドを送信したり、モータ制御部２０やエンコーダ４０からデータを受信したりするように構成されている。
モータ制御装置１０は、モータ制御部２０に加えて、第１プロセッサ１１Ａと、第２プロセッサ１１Ｂと、第１通信制御部１２Ａと、第２通信制御部１２Ｂと、メモリ１３Ａと、メモリ１３Ｂとを具備している。すなわち、本実施形態では、モータ制御装置１０内に、２系統のプロセッサ及び通信制御部の組み合わせが設けられている。
第１プロセッサ１１Ａ及び第２プロセッサ１１Ｂの各々は、ＣＰＵやＦＰＧＡＦｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の任意の汎用の集積回路であってよい。第１プロセッサ１１Ａ及び第２プロセッサ１１Ｂは、図示しない作業用ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有するように構成されていてもよい。
第１通信制御部１２Ａ及び第２通信制御部１２Ｂの各々は、一般的な通信用集積回路である。例えば、第１通信制御部１２Ａ及び第２通信制御部１２Ｂの各々は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の専用の集積回路により構成されていてもよい。第１通信制御部１２Ａ及び第２通信制御部１２Ｂの各々は、外部機器と通信するための通信インタフェースである接続ポートを含む。
メモリ１３Ａ及びメモリ１３Ｂは、一般的な情報記憶媒体である。メモリ１３Ａ及びメモリ１３Ｂは、不揮発性メモリであり、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリやハードディスク等である。メモリ１３Ａ及びメモリ１３Ｂは、プログラムや各種データを記憶するように構成されている。
モータ制御部２０は、モータ３０へ電流や電圧等を出力制御するコンピュータ及びアンプを含む部分である。一般的に、サーボモータを制御するモータ制御装置１０は、サーボアンプ等と呼ばれるが、本実施形態でいうモータ３０にはサーボモータが含まれるため、モータ制御装置１０にはサーボモータ制御装置が含まれる。なお、モータ制御部２０は、モータ制御装置１０と同様のプロセッサや通信制御部や及びメモリを含んでいてよい。
エンコーダ４０は、モータ３０の位置を検出するセンサである。エンコーダ４０は、インクリメンタル型であってもよいし、アブソリュート型であってもよい。エンコーダ４０は、モータ制御装置１０から受信したコマンドを実行したり、コマンドの実行結果をモータ制御装置１０に送信したりするように構成されている。
エンコーダ４０は、プロセッサ４１と、通信制御部４２と、メモリ４３と、光学式ディスク４４Ａと、光学センサ４４Ｂと、磁気式ディスク４５Ａと、磁気センサ４５Ｂとを含む。
エンコーダ４０のプロセッサ４１や通信制御部４２やメモリ４３の各々の物理的構成は、モータ制御装置１０の第１プロセッサ１１Ａ（又は、第２プロセッサ１１Ｂ）や第１通信制御部１２Ａ（又は、第２通信制御部１２Ｂ）やメモリ１３Ａ（又は、メモリ１３Ｂ）と同様であってよい。
なお、図１に示すように、エンコーダ４０は、モータ制御装置１０とは異なり、プロセッサ及び通信制御部の組み合わせが２系統ではなく、１系統のみである。ただし、モータ３０の位置を検出するためのディスク及びセンサの組み合わせが２系統存在している。別の言い方をすれば、エンコーダ４０では、プロセッサ及び通信制御部は、物理的に１つずつのみであるが、ディスク及びセンサは、物理的に２つずつ存在している。また、エンコーダ４０のプロセッサ４１や通信制御部４２やメモリ４３は、それぞれモータ制御装置１０の第１プロセッサ１１Ａ（又は、第２プロセッサ１１Ｂ）や第１通信制御部１２Ａ（又は、第２通信制御部１２Ｂ）やメモリ１３Ａ（又は、メモリ１３Ｂ）よりも性能（例えば、クロック数）が低くてよい。
光学式ディスク４４Ａは、モータ３０の回転軸に取り付けられたディスク（例えば、第１ディスク）である。光学式ディスク４４Ａは、例えば、ガラス製又は金属製の円盤であり、コードホイールとも呼ばれるものである。光学式ディスク４４Ａは、複数のスリットを有する。各スリットは、一定角度毎に設けられており、例えば、後述する光学センサ４４Ｂの発光素子の光を透過させる。スリットの数は、光学センサ４４Ｂによる１回転内の回転位置（角度）の分解能に応じて定めればよい。
光学センサ４４Ｂは、光学式ディスク４４Ａの１回転内の回転位置を検出するように構成されているセンサである。別の言い方をすれば、光学センサ４４Ｂは、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている回転位置センサである。
光学センサ４４Ｂは、光の強弱により光学式ディスク４４Ａ（すなわち、モータ３０の回転軸）の１回転内の回転位置を検出するように構成されている。光学センサ４４Ｂは、発光素子及び受光素子を含む。例えば、発光素子は、発光ダイオードであり、受光素子は、フォトダイオードである。なお、光学センサ４４Ｂは、発光素子と受光素子との間にある光学式ディスク４４Ａのスリットが光を透過/遮断する透過型であってもよいし、スリットに対して発光素子と受光素子が同じ側にありスリットが光を反射/非反射する反射型であってもよい。光学センサ４４Ｂは、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データを発生させて通信制御部４２に入力する。
磁気式ディスク４５Ａは、モータ３０の回転軸に取り付けられたディスク（例えば、第２ディスク）である。光学式ディスク４４Ａ及び磁気式ディスク４５Ａは、同じモータ３０の回転軸に取り付けられている。磁気式ディスク４５Ａは、光学式ディスク４４Ａと同様、ガラス製又は金属製の円盤であってよく、コードホイールとも呼ばれるものである。磁気式ディスク４５Ａは、少なくとも１つの磁石又はコイルを有する。なお、磁気式ディスク４５Ａが強磁性体製である場合には、磁気式ディスク４５Ａ自体が着磁したものであってよい。
磁気センサ４５Ｂは、磁気式ディスク４５Ａの１回転内の回転位置を検出するように構成されているセンサである。別の言い方をすれば、磁気センサ４５Ｂは、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている回転位置センサである。
磁気センサ４５Ｂは、磁気の変化により磁気式ディスク４５Ａ（すなわち、モータ３０の回転軸）の１回転内の回転位置を検出するように構成されている。磁気センサ４５Ｂは、磁界検出素子やコイルを含み、磁石を利用して磁気の変化を検出するように構成されている磁石型であってもよいし、コイルを利用して磁気の変化を検出するように構成されているコイル型であってもよい。例えば、磁界検出素子は、ホール素子や磁気抵抗素子である。
磁気式ディスク４５Ａの回転により磁界が周期的に変化するので、磁気センサ４５Ｂは、この周期的な磁界の変化に基づいて、磁気式ディスク４５Ａ（すなわち、モータ３０の回転軸）の１回転内の回転位置を検出するように構成されている。磁気センサ４５Ｂは、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを発生させてプロセッサ４１に入力する。
なお、本実施形態では、エンコーダ４０を小型化及び軽量化をするために、付属回路が複雑で大型化するレゾルバではなく光学センサ４４Ｂや磁気センサ４５Ｂとしているが、光学センサ４４Ｂや磁気センサ４５Ｂはレゾルバで代用してもよい。また、モータ制御装置１０やエンコーダ４０の物理的構成は、上記の例に限られない。モータ制御装置１０やエンコーダ４０は、他の要素を含んでいてもよい。
例えば、モータ制御装置１０は、メモリ１３Ａ及びメモリ１３Ｂは、それぞれ第１プロセッサ１１Ａ及びプロセッサ１１Ｂに含まれていてもよいし、エンコーダ４０は、温度センサを有しているようにしてもよい。他にも、例えば、モータ制御装置１０やエンコーダ４０は、プログラムやデータを記憶するコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を読み取る読取部（例えば、メモリカードスロット）を含んでいてもよい。
エンコーダ４０は、所定の送信周期毎に、モータ制御装置１０から位置取得コマンドを受信する。送信周期は、繰り返し訪れる所定間隔の期間である。送信周期は、モータ制御装置１０のメモリ１３Ａ及びメモリ１３Ｂやエンコーダ４０のメモリ４３にパラメータとして定められているようにしてよい。モータ制御装置１０とエンコーダ４０との間では、１送信周期内に、位置取得コマンドの送受信及びエンコーダ４０が生成する送信データの送受信が行われる。
図２は、本実施形態に係るモータ制御システム１の機能ブロック図である。ここでは、本開示に係るモータ制御システム１で実現される機能のうち、モータ制御装置１０及びエンコーダ４０の機能について説明する。
なお、以降では、モータ制御装置１０の第１プロセッサ１１Ａ及び第１通信制御部１２Ａを主として用い、第２プロセッサ１１Ｂ及び第２通信制御部１２Ｂは補助的に用いる場合を説明する。補助的に用いるとは、エンコーダ４０の動作確認を行う場合に用いるという意味である。
図２に示すように、モータ制御装置１０は、受信部１０１と、比較部１０２とを具備しており、エンコーダ４０は、第１回転位置検出部４０１と、第２回転位置検出部４０２と、送信部４０３とを具備している。
エンコーダ４０において、送信部４０３は、通信制御部４２により実現され、第１回転位置検出部４０１は、光学センサ４４Ｂにより実現され、第２回転位置検出部４０２は、磁気センサ４５Ｂにより実現される。
ここで、第１回転位置検出部４０１は、光学式ディスク（例えば、第１ディスク）４４Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている。
例えば、第１回転位置検出部４０１は、エンコーダ４０によって位置取得コマンドが受信されたタイミングで、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されていてもよいし、エンコーダ４０によって位置取得コマンドが受信されたタイミングとは別のタイミングで、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されていてもよい。
また、第２回転位置検出部４０２は、磁気式ディスク（例えば、第２ディスク）４５Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている。
例えば、第２回転位置検出部４０２は、エンコーダ４０によって位置取得コマンドが受信されたタイミングで、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されていてもよいし、エンコーダ４０によって位置取得コマンドが受信されたタイミングとは別のタイミングで、モータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されていてもよい。
なお、第１回転位置検出部４０１によってモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置が検出されるタイミング及び第２回転位置検出部４０２によってモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置が検出されるタイミングは、同じであっても良いし、異なってもいてもよい。
送信部４０３は、所定タイミングで、第１回転位置検出部４０１によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び第２回転位置検出部４０２によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む安全データ（第１安全データ）を送信するように構成されている。
図３に、本実施形態に係るモータ制御システム１で用いられる安全データのデータ格納例を示す。送信部４０３は、所定タイミングで（例えば、上述の送信周期毎に）、図３に示す安全データをモータ制御装置１０に送信するように構成されている。
図３に示すように、例えば、安全データのフォーマットは、「アドレス」と「アラーム」と「温度」と「シーケンスカウンタ」と「タイムベースタイマ」と「位置データ（１回転内位置）」と「磁気センサ位置」と「ＣＰＵｓ ＣＲＣ」と「ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」とによって構成されている。
ここで、「アドレス」には、エンコーダ４０を一意に識別するアドレスが格納され、「アラーム」には、アラームの種類を示すアラームコードが格納され、「温度」には、エンコーダ４０の温度情報が格納される。
また、「シーケンスカウンタ」には、プロセッサ４１によって「磁気センサ位置」等のデータが更新される度にインクリメントされるカウンタ値が格納され、「タイムベースタイマ」には、「位置データ（１回転内位置）」が更新された際の通信制御部４２のタイマ時刻が格納される。
また、「位置データ（１回転内位置）」には、第１回転位置検出部４０１によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データが格納され、「磁気センサ位置」には、第２回転位置検出部４０２によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データが格納される。
さらに、「ＣＰＵｓ ＣＲＣ」には、プロセッサ４１によって生成されるデータの誤りを検出するためのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）値が格納される。
また、「ＦＣＳ」には、通信制御部４２（送信部４０３）によって計算された安全データ全体のＣＲＣが格納される。
モータ制御装置１０において、受信部１０１は、第１通信制御部１２Ａ及び第２通信制御部１２Ｂにより実現され、比較部１０２は、第１プロセッサ１１Ａ及び２プロセッサ１１Ｂにより実現される。
受信部１０１は、エンコーダ４０によって送信された安全データを受信するように構成されている。
比較部１０２は、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置）と、「磁気センサ位置」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第２回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置）とを比較するように構成されている。
例えば、比較部１０２は、第１回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置と第２回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置との差分が所定値以上である場合（或いは、所定値を超える場合）、エンコーダ４０において故障（障害）が発生している（すなわち、エンコーダ４０によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置の信頼性が低い）と判断するように構成されていてもよい。
次に、図４を参照して、本実施形態に係るモータ制御システム１で実行される処理の流れの一例について説明する。
図４に示すように、ステップＳ１０１において、エンコーダ４０は、光学式ディスク（例えば、第１ディスク）４４Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出する。
ステップＳ１０２において、エンコーダ４０は、磁気式ディスク（例えば、第２ディスク）４５Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出する。なお、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２のいずれかが先に行われてもよいし、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２が同時に行われてもよい。
ステップＳ１０３において、エンコーダ４０は、検出したモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び検出したモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む安全データを生成して、モータ制御装置１０に送信する。
ステップＳ１０４において、モータ制御装置１０は、受信した安全データに基づいて、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置）と、「磁気センサ位置」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第２回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置）とを比較して、エンコーダ４０における故障（障害）の発生の有無（すなわち、エンコーダ４０によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置の信頼性）を判断する。
本実施形態に係るモータ制御システム１によれば、エンコーダ４０自体を物理的に２つ接続することなく（すなわち、エンコーダ４０に対して外部エンコーダを接続することなく）、より確実に且つ安価にエンコーダ４０における障害を検知することができ、より安全にモータ３０を制御することができる。
（変更例１）
以下、図５〜図７を参照して、変更例１に係るモータ制御システム１について、上述の実施形態に係るモータ制御システム１との相違点に着目して説明する。
図５に示すように、本変更例に係るモータ制御システム１では、モータ制御装置１０は、回転数取得部１０３を更に具備し、エンコーダ４０は、回転数検出部４０４を更に具備している。
モータ制御装置１０において、回転数取得部１０３は、第１プロセッサにより実現され、エンコーダ４０において、回転数検出部４０４は、プロセッサ４１により実現される。
回転数検出部４０４は、磁気式ディスク（例えば、第２ディスク）４５Ａからモータ３０の回転軸の回転数を検出するように構成されている。具体的には、回転数検出部４０４は、第２回転位置検出部４０２によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置に基づいて、モータ３０の回転軸の回転数を検出するように構成されていてもよい。
また、送信部４０３は、所定規則に従って、図６（ａ）に示す安全データ（第１安全データ）及び図６（ｂ）に示す安全データ（第２安全データ）のいずれかを送信するように構成されている。
例えば、送信部４０３は、所定周期で、図６（ａ）に示す安全データ及び図６（ｂ）に示す安全データを交互に送信するように構成されていてもよいし、図６（ａ）に示す安全データをＭ回送信した後に、図６（ｂ）に示す安全データをＮ回送信するように構成されていてもよい（Ｍ、Ｎは、任意の整数）。
ここで、図６（ａ）に示す安全データのフォーマットは、上述の図３に示す安全データのフォーマットと同じである。また、図６（ｂ）に示す安全データのフォーマットは、図６（ａ）に示す安全データにおける「磁気センサ位置」の代わりに「多回転データ」を有している。
ここで、「多回転データ」には、回転数検出部４０４によって検出されたモータ３０の回転軸の回転数を示す回転数データが格納されている。
また、回転数取得部１０３は、受信部１０１によって図６（ｂ）に示す安全データが受信された場合、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の回転位置からモータ３０の回転軸の回転数）を取得するように構成されている。
比較部１０２は、受信部１０１が図６（ａ）に示す安全データ（第１安全データ）を受信した場合には、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれる前記回転位置）と、「磁気センサ位置」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第２回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の回転位置）とを比較するように構成されている。
一方、比較部１０２は、受信部１０１が図６（ｂ）に示す安全データ（第２安全データ）を受信した場合には、回転数取得部１０３によって取得されたモータ３０の回転軸の回転数と、「多回転データ」に格納されているモータ３０の回転軸の回転数（すなわち、回転数データに含まれるモータ３０の回転軸の回転数）とを比較するように構成されている。
次に、図７を参照して、本変更例に係るモータ制御システム１で実行される処理の流れの一例について説明する。
図７に示すように、ステップＳ２０１において、エンコーダ４０は、光学式ディスク（例えば、第１ディスク）４４Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出する。
エンコーダ４０は、ステップＳ２０２において、磁気式ディスク（例えば、第２ディスク）４５Ａからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出し、ステップＳ２０３において、磁気式ディスク（例えば、第２ディスク）４５Ａからモータ３０の回転軸の回転数を検出する。なお、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２のいずれかが先に行われてもよいし、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２が同時に行われてもよい。
ステップＳ２０４において、エンコーダ４０は、検出したモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び検出したモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む安全データ（第１安全データ）、或いは、検出したモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び検出したモータ３０の回転軸の回転数を示す回転データを含む安全データ（第２安全データ）を生成して、モータ制御装置１０に送信する。
ステップＳ２０５において、モータ制御装置１０は、受信した安全データが、図６（ａ）に示す安全データ（第１安全データ）であるか否かについて判定する。「Ｙｅｓ」の場合、本処理は、ステップＳ２０６に進み、「Ｎｏ」の場合、本処理は、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０６において、モータ制御装置１０は、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれる前記回転位置）と、「磁気センサ位置」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第２回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の回転位置）とを比較して、エンコーダ４０における故障（障害）の発生の有無（すなわち、エンコーダ４０によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置の信頼性）を判断する。
ステップＳ２０７において、モータ制御装置１０は、「位置データ（１回転内位置）」に格納されているモータ３０の回転軸の回転位置（すなわち、第１回転位置データに含まれるモータ３０の回転軸の回転位置からモータ３０の回転軸の回転数）を取得する。
ステップＳ２０８において、モータ制御装置１０は、取得したモータ３０の回転軸の回転数と、「多回転データ」に格納されているモータ３０の回転軸の回転数（すなわち、回転数データに含まれるモータ３０の回転軸の回転数）とを比較して、エンコーダ４０における故障（障害）の発生の有無（すなわち、エンコーダ４０によって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置の信頼性）を判断する。
本変更例１に係るモータ制御システム１によれば、モータ３０の回転軸の回転位置同士の比較からだけでなく、従来のエンコーダと同様に、モータ３０の回転軸の回転数とモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置との比較からも、エンコーダ４０における障害を検知することができ、より柔軟にモータ３０を制御することができる。
（変更例２）
以下、図８を参照して、変更例２に係るモータ制御システム１について、上述の実施形態及び変更例２に係るモータ制御システム１との相違点に着目して説明する。
図８に示すように、変更例２に係るモータ制御システム１では、ディスク４６は、上述の光学式ディスク４４Ａ及び磁気式ディスク４５Ａの両機能を具備している。また、ディスク４６には、光学センサ４４Ｂ及び磁気センサ４５Ｂが接続されている。
光学センサ４４Ｂは、ディスクからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている高分解能位置検出部として機能し、磁気センサ４５Ｂは、ディスクからモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている低分解能位置検出部として機能する。すなわち、光学センサ４４Ｂによって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置は、磁気センサ４５Ｂによって検出されたモータ３０の回転軸の１回転内の回転位置よりも高い分解能を有している。
１…モータ制御システム
１０…モータ制御装置
１１Ａ…第１プロセッサ
１１Ｂ…第２プロセッサ
１２Ａ…第１通信制御部
１２Ｂ…第２通信制御部
１３…メモリ
１０１…受信部
１０２…比較部
１０３…回転数取得部
２０…モータ制御部
３０…モータ
４０…エンコーダ
４１…プロセッサ
４２…通信制御部
４３…メモリ
４４Ａ…光学式ディスク
４４Ｂ…光学センサ
４５Ａ…磁気式ディスク
４５Ｂ…磁気センサ
４６…ディスク
４０１…第１回転位置検出部
４０２…第２回転位置検出部
４０３…送信部
４０４…回転数検出部

Claims (9)

  1. モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムであって、
    前記エンコーダは、
    モータの回転軸に取り付けられた第１ディスク及び第２ディスクと、
    前記第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第１回転位置検出部と、
    前記第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第２回転位置検出部と、
    前記第２ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出するように構成されている回転数検出部と、
    所定規則に従って、前記第１回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記第２回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記回転数検出部によって検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信するように構成されている送信部とを具備しており、
    前記モータ制御装置は、
    前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得するように構成されている回転数取得部と、
    前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されており、前記第２安全データを受信した場合には、前記回転数取得部によって取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較するように構成されている比較部とを具備することを特徴とするモータ制御システム。
  2. 前記第１ディスクは、光学式ディスクであり、
    前記第２ディスクは、磁気式ディスクであることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
  3. モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムであって、
    前記エンコーダは、
    モータの回転軸に取り付けられたディスクと、
    前記ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている高分解能位置検出部及び低分解能位置検出部と、
    前記ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出するように構成されている回転数検出部と、
    所定規則に従って、前記高分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記低分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記回転数検出部によって検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信するように構成されている送信部とを具備しており、
    前記モータ制御装置は、
    前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得するように構成されている回転数取得部と、
    前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されており、前記第２安全データを受信した場合には、前記回転数取得部によって取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較するように構成されている比較部とを具備することを特徴とするモータ制御システム。
  4. モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムの制御方法であって、
    前記エンコーダにおいて、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ａと、
    前記エンコーダにおいて、前記モータの回転軸に取り付けられた第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ｂと、
    前記エンコーダにおいて、前記第２ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出する工程Ｃと、
    前記エンコーダにおいて、所定規則に従って、前記工程Ａにおいて検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記工程Ｂにおいて検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記工程Ｃにおいて検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信する工程Ｄと、
    前記モータ制御装置において、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得する工程Ｅと、
    前記モータ制御装置において、前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較する工程Ｆと、
    前記モータ制御装置において、前記第２安全データを受信した場合には、前記工程Ｅにおいて取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較する工程Ｇとを有することを特徴とする制御方法。
  5. モータ制御装置及びエンコーダを具備するモータ制御システムの制御方法であって、
    前記エンコーダにおいて、モータの回転軸に取り付けられたディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ａと、
    前記エンコーダにおいて、前記ディスクから、前記工程Ａによって検出された前記回転位置よりも低い分解能で前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出する工程Ｂと、
    前記エンコーダにおいて、前記ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出する工程Ｃと、
    前記エンコーダにおいて、所定規則に従って、前記工程Ａにおいて検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記工程Ｂにおいて検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記工程Ｃにおいて検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信する工程Ｄと、
    前記モータ制御装置において、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得する工程Ｅと、
    前記モータ制御装置において、前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較する工程Ｆと、
    前記モータ制御装置において、前記第２安全データを受信した場合には、前記工程Ｅにおいて取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較する工程Ｇとを有することを特徴とする制御方法。
  6. モータ制御システムで用いられるエンコーダであって、
    モータの回転軸に取り付けられた第１ディスク及び第２ディスクと、
    前記第１ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第１回転位置検出部と、
    前記第２ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている第２回転位置検出部と、
    前記第２ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出するように構成されている回転数検出部と、
    前記モータ制御システムで用いられるモータ制御装置に対して、所定規則に従って、前記第１回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記第２回転位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記回転数検出部によって検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信するように構成されている送信部とを具備することを特徴とするエンコーダ。
  7. モータ制御システムで用いられるエンコーダであって、
    モータの回転軸に取り付けられたディスクと、
    前記ディスクから前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を検出するように構成されている高分解能位置検出部及び低分解能位置検出部と、
    前記ディスクから前記モータの回転軸の回転数を検出するように構成されている回転数検出部と、
    前記モータ制御システムで用いられるモータ制御装置に対して、所定規則に従って、前記高分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第１回転位置データ及び前記低分解能位置検出部によって検出された前記回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記回転数検出部によって検出された前記回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを送信するように構成されている送信部とを具備することを特徴とするエンコーダ。
  8. モータ制御システムで用いられるモータ制御装置であって、
    前記モータ制御システムで用いられるエンコーダから、モータの回転軸に取り付けられた第１ディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データ及び前記モータの回転軸に取り付けられた第２ディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記第２ディスクから検出された前記モータの回転軸の回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを受信するように構成されている受信部と、
    前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得するように構成されている回転数取得部と、
    前記受信部が前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されており、前記受信部が前記第２安全データを受信した場合には、前記回転数取得部によって取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較するように構成されている比較部とを具備することを特徴とするモータ制御装置。
  9. モータ制御システムで用いられるモータ制御装置であって、
    前記モータ制御システムで用いられるエンコーダから、モータの回転軸に取り付けられたディスクから検出された前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第１回転位置データと、前記ディスクから検出された前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置よりも低い分解能の前記モータの回転軸の１回転内の回転位置を示す第２回転位置データを含む第１安全データと、前記第１回転位置データ及び前記ディスクから検出された前記モータの回転軸の回転数を示す回転数データを含む第２安全データとのいずれかを受信するように構成されている受信部と、
    前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置から前記回転軸の回転数を取得するように構成されている回転数取得部と、
    前記受信部が前記第１安全データを受信した場合には、前記第１回転位置データに含まれる前記回転位置と前記第２回転位置データに含まれる前記回転位置とを比較するように構成されており、前記受信部が前記第２安全データを受信した場合には、前記回転数取得部によって取得された前記回転数と前記回転数データに含まれる前記回転数とを比較するように構成されている比較部とを具備することを特徴とするモータ制御装置。
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