KR20180128414A - 모터 시스템 - Google Patents

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KR20180128414A
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히데유키 오다기리
하루히로 츠네타
유우 아유자와
?야 야자와
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니혼덴산가부시키가이샤
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Abstract

본 모터 시스템(1)은, 예를 들어 모터(1a)와, 모터(1a)의 회전축의 회전수 및 절대 각도 위치를 검출하는 다회전 앱솔루트형 인코더(4)를 갖고 있다. 다회전 앱솔루트형 인코더(4)는, 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치(5)와, 모터(1a)의 회전수를 기억해두는 기억 소자(8)를 갖고 있다. 따라서, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)는 모터의 정지 중, 다회전 앱솔루트형 인코더의 구동을 정지해도, 기동 후, 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 모터(1a)는, 회전축과 일체로 회전하는 기어형 브레이크 휠, 기어형 브레이크 휠의 톱니와 걸림 결합 가능한 걸림 결합 부재, 및 제동 시에 톱니와 상기 걸림 결합 부재를 걸림 결합시키는 액추에이터를 구비한 브레이크 기구(3)를 갖고 있다.

Description

모터 시스템
본 발명은, 모터의 회전축의 회전수 및 절대 각도 위치를 검출 가능한 모터 시스템에 관한 것이다.
로봇의 관절 등에 사용되는 모터에서는, 기동 시의 원점 복귀를 요하지 않게 하는 것을 목적으로, 자기 스케일이 형성된 드럼, 자기 센서 소자, 및 카운터 등을 구비한 다회전 앱솔루트형 인코더를 마련하는 경우가 있다. 이 경우, 전지에 의해 다회전 앱솔루트형 인코더를 백업하여, 정지 기간 중에도 다회전 위치를 검출함과 함께, 검출 결과를 보유한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 평6-258099호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성과 같이, 전지에 의해 다회전 앱솔루트형 인코더를 백업하는 구성에서는, 전지의 소비 전류가 크기 때문에, 전지를 정기적으로 교환할 필요가 있다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 모터의 정지 중, 다회전 앱솔루트형 인코더의 구동을 정지해도, 기동 후, 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있는 모터 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 모터 시스템은, 모터와, 상기 모터의 회전축의 회전수 및 절대 각도 위치를 검출하는 다회전 앱솔루트형 인코더를 가지고, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치와, 상기 모터의 회전수를 기억해두는 기억 소자를 가지고, 상기 모터는, 상기 회전축과 일체로 회전하는 기어형 브레이크 휠, 상기 기어형 브레이크 휠의 톱니와 걸림 결합 가능한 걸림 결합 부재, 및 제동 시에 상기 톱니와 상기 걸림 결합 부재를 걸림 결합시키는 액추에이터를 구비한 브레이크 기구를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 다회전 앱솔루트형 인코더는, 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치와, 모터의 회전수를 기억해두는 기억 소자를 구비하고 있기 때문에, 기억 소자에 의해 기억되어 있는 모터의 회전수, 및 절대 각도 위치 검출 장치에 의한 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치에 기초하여, 회전축의 다회전 위치(회전축의 회전수 및 절대 각도 위치)를 검출할 수 있다. 또한, 기억 소자에 의해 모터의 회전수가 기억되어 있기 때문에, 모터의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치를 구동하지 않아도, 모터를 기동했을 때의 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 브레이크 기구에서는, 기어형 브레이크 휠의 톱니에 걸림 결합 부재가 걸림 결합하기 때문에, 정지 중, 회전축의 회전이 저지된다. 이 때문에, 모터의 회전수가, 정지 이후, 기억 소자에 의해 기억되어 있는 모터의 회전수로부터 변동되지 않는다. 따라서, 모터의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치를 구동하지 않아도, 모터를 기동했을 때의 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 모터의 정지 중, 기억 소자에 회전축의 회전수를 기억시켜두면 되므로, 백업용 전지의 수명이 길다. 또한, 기억 소자가 불휘발성 메모리라면, 기억 소자의 백업용 전지가 불필요하다.
본 발명에 있어서, 상기 기억 소자는 불휘발성 메모리인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 절대 각도 위치 검출 장치는 인크리멘탈형 인코더와, 상기 인크리멘탈형 인코더보다 분해능이 낮은 절대 위치 인코더를 갖고 있는 양태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 저렴한 구성으로 분해능이 높은 절대 각도 위치 검출 장치를 구성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절대 위치 인코더는, 자극이 둘레 방향으로 배치된 영구 자석과, 상기 영구 자석과 대향하는 자기 센서 소자를 가지고, 상기 영구 자석은 상기 회전축과 일체로 회전하는 양태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 모터를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하기 위한 영구 자석 및 자기 센서 소자를 이용하여, 절대 위치 인코더를 구성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 영구 자석은 상기 기어형 브레이크 휠에 마련되어 있는 양태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 자기 센서 소자는 홀 소자인 양태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인크리멘탈형 인코더는 광학식 인코더, 자기식 인코더 또는 리졸버인 양태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 모터를 기동했을 때, 상기 회전축이 전회(前回) 정지되었을 때에 상기 절대 위치 인코더로부터 출력된 정지 시 출력값과, 상기 모터를 기동했을 때에 상기 절대 위치 인코더로부터 출력된 기동 시 출력값을 비교하여, 상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 동등한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하고, 상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 상이한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수를 보정한 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하는 양태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 회전수가 전환되는 부근에서 회전축이 정지하려고 했을 때, 회전축이 다소 회전한 경우에도, 모터를 기동했을 때의 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 모터를 기동했을 때에 상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 상이한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수, 상기 회전수로부터 1회를 감한 회전수, 및 상기 회전수에 1회를 추가한 회전수의 각각에 있어서, 상기 절대 위치 인코더에서의 출력값과 절대 각도 위치의 관계에 상기 기동 시 출력값을 내삽하여 얻은 세 절대 각도 위치를 정지 시의 절대 각도 위치와 비교하여, 상기 세 절대 각도 위치 중, 상기 정지 시의 절대 각도 위치에 가장 가까운 절대 각도 위치에 대응하는 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하는 양태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인크리멘탈형 인코더는, 상기 절대 위치 인코더의 분해능에 대응하는 주기로 인덱스 신호를 출력하고, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 인덱스 신호에 기초하여 상기 인크리멘탈형 인코더의 검출 결과를 보정하는 양태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 정지 중에 회전축이 다소 어긋나도, 간단한 처리로 회전축의 위치를 정확한 위치로 보정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기어형 브레이크 휠에 있어서, 상기 톱니는 상기 절대 위치 인코더로부터의 출력의 변화점과 일치하고 있는 양태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 절대 위치 인코더로부터의 출력의 변화점과 일치하는 각도 위치에서 회전축이 정지하게 되고, 회전수가 변동되는 개소에서 모터가 정지되는 것을 회피할 수 있다.
본 발명에 있어서, 다회전 앱솔루트형 인코더는, 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치와, 모터의 회전수를 기억해두는 기억 소자를 구비하고 있기 때문에, 기억 소자에 의해 기억되어 있는 모터의 회전수, 및 절대 각도 위치 검출 장치에 의한 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치에 기초하여, 회전축의 다회전 위치(회전축의 회전수 및 절대 각도 위치)를 검출할 수 있다. 또한, 기억 소자에 의해 모터의 회전수가 기억되어 있기 때문에, 모터의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치를 구동하지 않아도, 모터를 기동했을 때의 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 브레이크 기구에서는, 기어형 브레이크 휠의 톱니에 걸림 결합 부재가 걸림 결합하기 때문에, 정지 중, 회전축의 회전이 저지된다. 이 때문에, 모터의 회전수가, 정지 이후, 기억 소자에 의해 기억되어 있는 모터의 회전수로부터 변동되지 않는다. 따라서, 모터의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치를 구동하지 않아도, 모터를 기동했을 때의 회전축의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 모터의 정지 중, 기억 소자에 회전축의 회전수를 기억시켜두면 되므로, 백업용 전지의 수명이 길다. 또한, 기억 소자가 불휘발성 메모리라면, 기억 소자의 백업용 전지가 불필요하다.
도 1은 본 발명을 적용한 모터 시스템의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 모터 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 모터 시스템의 브레이크 기구에 사용한 기어형 브레이크 휠의 설명도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 모터 시스템에 사용한 절대 위치 인코더의 설명도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 절대 위치 인코더에서 얻어지는 출력의 설명도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 모터 시스템에서의 절대 각도 위치의 결정 방법의 구체적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명을 적용한 모터 시스템에 있어서의 기어형 브레이크 휠의 톱니와 절대 위치 인코더로부터의 출력의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 모터 시스템에 있어서의 기동 시의 회전수에 대한 보정 방법을 나타내는 설명도이다.
(전체 구성)
도 1은, 본 발명을 적용한 모터 시스템의 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 모터 시스템의 블록도이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 모터 시스템의 브레이크 기구에 사용한 기어형 브레이크 휠의 설명도이다. 도 4는, 도 1에 나타내는 모터 시스템에 사용한 절대 위치 인코더의 설명도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명을 적용한 모터 시스템(1)은, 스테이터(21), 로터(22), 베어링(23), 감속기(24) 및 케이스(25) 등을 구비한 모터(1a)와, 모터(1a)의 정지 시에 모터(1a)의 회전축(26)을 정지한 상태로 보유지지하는 브레이크 기구(3)와, 회전축(26)의 회전수 및 절대 각도 위치를 검출하는 다회전 앱솔루트형 인코더(4)를 갖고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 형태의 모터 시스템(1)에 있어서, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)는, 회전축(26)의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치(5)와, 회전축(26)의 회전수를 기억해두는 기억 소자(8)와, 절대 각도 위치 검출 장치(5)에서의 검출 결과 및 회전축(26)의 회전수에 기초하여, 회전축(26)의 다회전 위치의 산출 등을 행하는 제어부(9)를 갖고 있다. 제어부(9)는, ROM이나 RAM 등에 저장되어 있는 프로그램에 기초하여 동작하는 마이크로컴퓨터를 구비하고, 회전축(26)의 다회전 위치의 산출 등을 행하는 인코더 제어부(91), 브레이크 기구(3)의 제어 등을 행하는 브레이크 제어부(97), 및 모터(1a)의 제어 등을 행하는 모터 제어부(98) 등을 구비하고 있다. 인코더 제어부(91)는, 회전축(26)의 다회전 위치의 산출을 행하기 위한 계수 등을 행하는 계수부(92)나, 후술하는 보정을 행하는 제1 보정부(93) 및 제2 보정부(94)를 갖고 있다. 본 형태에 있어서, 기억 소자(8)는 불휘발성 메모리이다.
본 형태에 있어서, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)의 절대 각도 위치 검출 장치(5)는 인크리멘탈형 인코더(6)와, 인크리멘탈형 인코더(6)보다 분해능이 낮은 절대 위치 인코더(7)를 갖고 있다.
인크리멘탈형 인코더(6)는, 예를 들어 광학식 인코더이며, 상세한 도시는 생략하지만, 광학 패턴이 기입된 디스크(60)(도 1 참조)가 회전하면, A상용 슬릿 및 B상용 슬릿을 통과하는 광이 차단, 투과되고, 각각의 슬릿에 대향하는 수광 소자에서 수광된다. 이러한 수광 소자에 의해, 인크리멘탈 데이터가 생성된다. 또한, 광학식 인코더에서는, 디스크의 회전에 수반하여, Z상용 슬릿을 통과하는 광이 차단, 투과되고, Z상용 슬릿에 대향하는 수광 소자에서 수광되어, 인덱스 신호가 생성된다. 절대 위치 인코더(7)는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 자기식 인코더이다.
(브레이크 기구(3)의 구성)
도 3은, 도 1에 나타내는 브레이크 기구(3)에 사용한 기어형 브레이크 휠(31)의 설명도이다. 도 4는, 도 3에 나타내는 기어형 브레이크 휠(31)을 이용하여 구성한 절대 위치 인코더(7)의 설명도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 브레이크 기구(3)는, 외주부에 톱니(310)가 등각도 간격으로 형성된 원반을 포함하는 기어형 브레이크 휠(31)과, 기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)와 걸림 결합 가능한 걸림 결합 부재(32)와, 걸림 결합 부재(32)를 구동하는 액추에이터(33)를 구비하고 있다. 액추에이터(33)는, 회전축(26)의 제동 시에 걸림 결합 부재(32)를 구동하여 톱니(310)와 걸림 결합 부재(32)를 걸림 결합시켜 회전축(26)을 정지한 상태로 보유지지하고, 회전축(26)의 회전 시에는, 톱니(310)와 걸림 결합하는 위치로부터 걸림 결합 부재(32)를 퇴피시킨다.
(절대 위치 인코더(7)의 구성)
도 5는, 도 4에 나타내는 절대 위치 인코더(7)에서 얻어지는 출력의 설명도이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 절대 위치 인코더(7)는 자극(N, S)이 둘레 방향으로 배치된 영구 자석(70)과, 영구 자석(70)과 대향하는 자기 센서 소자(75)를 갖고 있으며, 영구 자석(70)은 회전축(26)과 일체로 회전한다. 본 형태에 있어서, 영구 자석(70)은 기어형 브레이크 휠(31)에 마련되어 있으므로써, 회전축(26)과 일체로 회전한다.
영구 자석(70)은, 기어형 브레이크 휠(31)의 축선 방향(회전축(26)의 축선 방향)의 한쪽 단부면의 외주 부분에서 둘레 방향으로 연장되게 마련되어 있다. 여기서, 영구 자석(70)은, 직경 방향 내측에 위치하는 제1 트랙(T1)과, 직경 방향 외측에서 제1 트랙(T1)과 병렬하는 제2 트랙(T2)을 갖고 있다. 제1 트랙(T1)에서는, N극 및 S극이 동일한 각도 범위에 1극씩, 총 2극 형성되어 있다. 제2 트랙(T2)에서는, N극 및 S극이 동일한 각도 범위에 4극씩, 총 8극이 등각도 간격으로 형성되어 있다.
이렇게 구성한 영구 자석(70)에 대해서는, 회전축(26)의 축선 방향의 일방측에서 자기 센서 소자(75)가 대향하고 있다. 본 형태에 있어서, 자기 센서 소자(75)는 공통의 센서 기판(79)(도 1 참조)에 형성되어 있고, 센서 기판(79)은 모터(1a)의 단부판 등에 고정되어 있다. 따라서, 자기 센서 소자(75)는 고정되어 있다.
자기 센서 소자(75)는, 제1 트랙(T1)에 대향하는 제1 자기 센서 소자(76)와, 제2 트랙(T2)에 대향하는 제2 자기 센서 소자(77)를 포함한다. 제1 자기 센서 소자(76)는 제1 홀 소자(HA)와, 제1 홀 소자(HA)로부터 기계각으로 90° 이격되는 위치에 마련된 제2 홀 소자(HB)를 포함한다. 제2 자기 센서 소자(77)는 U상용 홀 소자(HU)와, U상용 홀 소자(HU)로부터 기계각으로 30° 이격되는 위치에 마련된 V상용 홀 소자(HV)와, V상용 홀 소자(HV)로부터 기계각으로 30° 이격되는 위치에 마련된 W상용 홀 소자(HW)를 포함한다. 제2 트랙(T2) 및 제2 자기 센서 소자(77)는, 절대 위치 인코더(7)의 구성 요소의 일부로서 사용되고 있음과 함께, 모터(1a)의 U상, V상, W상의 구동 코일에 대한 구동 전류를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하기 위한 신호 생성용 자기 회로로서 사용되고 있다.
이렇게 구성한 절대 위치 인코더(7)에 있어서, 회전축(26)이 1회전할 때, 상기 자기 센서 소자(75)(제1 자기 센서 소자(76)(제1 홀 소자(HA) 및 제2 홀 소자(HB)) 및 제2 자기 센서 소자(77)(U상용 홀 소자(HU), V상용 홀 소자(HV) 및 W상용 홀 소자(HW))로부터는, 도 5에 나타내는 출력이 얻어진다. 따라서, 절대 위치 인코더(7)는, 각도 범위가 15°인 총 24 구간의 분해능을 가지고, 회전축(26)의 절대 각도 위치를 검출할 수 있다.
(기본 동작)
도 6은, 도 1에 나타내는 모터 시스템(1)에서의 절대 각도 위치의 결정 방법의 구체적인 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 6에는, 절대 위치 인코더(7)에 의해 검출한 절대 각도 위치 1, 2··m-1, m, m+1의 각 주기에 있어서, 인크리멘탈형 인코더(6)로부터의 출력을 업다운 카운터로 카운트함과 함께, 각 주기마다 클리어하는 모습을 나타내 있다.
본 형태에서는, 회전축(26)이 회전하면, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)에서는, 회전축(26)의 회전수가 기억 소자(8)에 기억된다. 또한, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)의 절대 각도 위치 검출 장치(5)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도 2에 나타내는 인코더 제어부(91)의 계수부(92)가 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력에 기초하여 회전축(26)의 순간 시의 절대 각도 위치 1, 2··m-1, m, m+1을 검출함과 함께, 인크리멘탈형 인코더(6)로부터의 출력에 기초하여, 회전축(26)의 순간 시의 절대 각도 위치를, 더 높은 분해능으로 검출한다. 따라서, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)에서는, 기억 소자(8)에 기억되어 있는 회전축(26)의 회전수와, 절대 각도 위치 검출 장치(5)로 검출한 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치에 기초하여, 회전축(26)의 다회전 위치를 검출할 수 있다.
또한, 기억 소자(8)는, 모터(1a)가 정지하여 브레이크 기구(3)에 의해 회전축(26)이 보유지지된 이후, 그때까지의 회전축(26)의 회전수를 보유지지하고 있다. 따라서, 모터(1a)를 다시 기동했을 때, 다회전 앱솔루트형 인코더(4)에서는, 기억 소자(8)에 기억되어 있는 회전축(26)의 회전수와, 절대 각도 위치 검출 장치(5)에서 검출한 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치에 기초하여, 회전축(26)의 다회전 위치를 검출할 수 있다.
(본 형태의 주된 효과)
이렇게 본 형태의 모터 시스템(1)에서는, 기억 소자(8)에 의해 모터(1a)의 회전수가 기억되어 있기 때문에, 모터(1a)의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치(5)를 구동하지 않아도, 모터(1a)를 기동했을 때의 회전축(26)의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 브레이크 기구(3)에서는, 기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)에 걸림 결합 부재(32)가 걸림 결합하기 때문에, 정지 중, 회전축(26)의 회전이 저지된다. 이 때문에, 모터(1a)의 회전수가, 정지 이후, 기억 소자(8)에 의해 기억되어 있는 모터(1a)의 회전수로부터 변동되지 않는다. 따라서, 모터(1a)의 정지 중, 절대 각도 위치 검출 장치(5)를 구동하지 않아도, 모터(1a)를 다시 기동했을 때, 회전축(26)의 다회전 위치를 검출할 수 있다. 또한, 모터(1a)의 정지 중, 기억 소자(8)에 회전축의 회전수를 기억시켜두면 되므로, 백업용 전지의 수명이 길다. 또한, 본 형태와 같이, 기억 소자(8)가 불휘발성 메모리라면, 기억 소자(8)의 백업용 전지가 불필요하다.
(기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)와 절대 위치 인코더(7)의 관계)
도 7은, 본 발명을 적용한 모터 시스템(1)에 있어서의 기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)와 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력의 관계를 나타내는 설명도이다. 본 발명을 적용한 모터 시스템(1)에 있어서, 기어형 브레이크 휠(31)은 절대 위치 인코더(7)의 분해능의 공약수에 상당하는 톱니(310)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 절대 위치 인코더(7)는 각도 범위가 15°인 총 24 구간의 분해능을 갖고 있으며, 기어형 브레이크 휠(31)은 12개의 톱니(310)를 갖고 있다. 여기서, 기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)는, 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력의 변화점과 일치하는 각도 위치에 마련되어 있다.
이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력이 변화하는 개소는, 회전축(26)의 각도 위치의 검출이 불확실해지는 불확실 영역(7a)이지만, 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력이 불확실 영역(7a)에 있는 상태에서 회전축(26)이 정지되는 것을 회피할 수 있다. 즉, 걸림 결합 부재(32)가 톱니(310)에 얹힌 상태에서 회전축(26)이 정지되는 경우가 없으므로, 기어형 브레이크 휠(31)의 톱니(310)를 절대 위치 인코더(7)의 불확실 영역(7a)에 대응하는 위치에 마련해두면, 절대 위치 인코더(7)로부터의 출력이 불확실 영역(7a)에 있는 상태에서 회전축(26)이 정지되는 것을 회피할 수 있다. 그 때문에, 모터(1a)가 정지한 후, 다시 기동했을 때, 절대 위치 인코더(7)의 검출 결과에 어긋남이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(인덱스 신호의 구성)
본 형태의 모터 시스템(1)에 있어서, 인크리멘탈형 인코더(6)는 인덱스 신호를 출력하고, 도 2에 나타내는 인코더 제어부(91)의 제1 보정부(93)는, 인덱스 신호가 출력되는 타이밍에, 인크리멘탈형 인코더(6)로부터 출력되는 신호를 절대 위치 인코더(7)로부터 출력되는 신호와 동기시키는 보정을 행한다. 그 때, 인덱스 신호가 회전축(26)의 1회전 주기로 출력되는 경우, 인크리멘탈형 인코더(6)로부터 출력되는 신호를 절대 위치 인코더(7)로부터 출력되는 신호와 동기시키는 보정이 지연되어버린다.
그래서, 본 형태에서는, 인크리멘탈형 인코더(6)가 절대 위치 인코더(7)의 분해능에 대응하는 주기로 인덱스 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 인크리멘탈형 인코더(6)는, 회전축(26)의 1회전 주기에 있어서, 절대 위치 인코더(7)의 분해능에 대응하는 24회의 타이밍에 인덱스 신호를 출력한다. 따라서, 인크리멘탈형 인코더(6)로부터 출력되는 신호를 절대 위치 인코더(7)로부터 출력되는 신호와 동기시키는 보정을 적정한 타이밍에 행할 수 있다. 그 때문에, 정지 중에 회전축(26)이 다소 어긋나도, 간단한 처리로 회전축(26)의 위치를 정확한 위치로 보정할 수 있다.
(기동 시의 회전축(26)의 회전수의 보정)
도 8은, 도 1에 나타내는 모터 시스템(1)에 있어서의 기동 시의 회전수에 대한 보정 방법을 나타내는 설명도이다. 본 형태의 모터 시스템(1)에 있어서, 도 2에 나타내는 인코더 제어부(91)의 제2 보정부(94)는, 모터(1a)를 기동했을 때, 기억 소자(8)에 기억되어 있는 회전수를 필요에 따라서 보정한다. 보다 구체적으로는, 제2 보정부(94)는, 모터(1a)를 기동했을 때, 회전축(26)이 전회 정지되었을 때의 절대 위치 인코더(7)의 출력값(정지 시 출력값(Da))과, 모터(1a)를 기동했을 때의 절대 위치 인코더(7)의 출력값(기동 시 출력값(Db))을 비교한다.
그 결과에 있어서, 정지 시 출력값(Da)과 기동 시 출력값(Db)이 동등한 경우에는, 제2 보정부(94)는, 기억 소자(8)로부터 판독한 회전수를, 모터(1a)를 기동한 시점에서의 회전축(26)의 회전수로 한다. 이에 비해, 정지 시 출력값(Da)과 기동 시 출력값(Db)이 상이한 경우에는, 제2 보정부(94)는, 기억 소자(8)로부터 판독한 회전수를 보정한 회전수를, 모터(1a)를 기동한 시점에서의 회전축(26)의 회전수로 한다.
본 형태에서는, 정지 시 출력값(Da)과 기동 시 출력값(Db)이 상이한 경우에는, 먼저, 기억 소자(8)로부터 판독한 회전수 n, 회전수 n으로부터 1회를 감한 회전수 n-1, 회전수 n으로부터 1회를 추가한 회전수 n+1의 각각에 있어서, 절대 위치 인코더(7)의 출력값과 절대 각도 위치의 관계에 기동 시 출력값(Db)을 내삽하여 얻은 세 절대 각도 위치(PA, PB, PC)를 정지 시의 절대 각도 위치(P0)와 비교한다. 그리고, 세 절대 각도 위치(PA, PB, PC) 중, 정지 시의 절대 각도 위치(P0)에 가장 가까운 절대 각도 위치에 대응하는 회전수를, 모터(1a)를 기동한 시점에서의 회전축(26)의 회전수로 한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 절대 각도 위치(PA, PB, PC) 중, 정지 시의 절대 각도 위치(P0)에 가장 가까운 절대 각도 위치(PA)에 대응하는 회전수 n+1을, 모터(1a)를 기동한 시점에서의 회전축의 회전수로 한다.
따라서, 회전축(26)의 회전수가 전환되는 부근에서 회전축(26)이 정지하려고 할 때, 브레이크 기구(3)가 작동할 때의 지연 등에 의해, 회전축(26)이 다소 회전한 경우에도, 모터(1a)를 기동했을 때의 회전축(26)의 회전수를 보정할 수 있다. 따라서, 기동 후의 회전축(26)의 다회전 위치를 검출할 수 있다.
(다른 실시 형태)
상기 실시 형태에서는, 인크리멘탈형 인코더(6)가 광학식 인코더였지만, 인크리멘탈형 인코더(6)에 자기식 인코더나 리졸버를 사용해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 절대 위치 인코더(7)가 자기식 인코더였지만, 절대 위치 인코더(7)에 광학식 인코더를 사용해도 된다. 상기 실시 형태에서는, 자기 센서 소자로서 홀 소자를 사용했지만, 자기 저항 소자를 사용해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 절대 각도 위치 검출 장치(5)가 인크리멘탈형 인코더(6)와, 인크리멘탈형 인코더(6)보다 분해능이 낮은 절대 위치 인코더(7)에 의해 구성되었지만, 절대 각도 위치 검출 장치(5)를 앱솔루트형 인코더에 의해서만 구성해도 된다. 예를 들어, N극 및 S극이 동일한 각도 범위에 1극씩, 총 2극 형성된 자석의 단부면에 자기 저항 소자가 대향하는 1회전 앱솔루트형 인코더에 의해서만 절대 각도 위치 검출 장치(5)를 구성해도 된다.
1: 모터 시스템
1a: 모터
3: 브레이크 기구
4: 다회전 앱솔루트형 인코더
5: 절대 각도 위치 검출 장치
6: 인크리멘탈형 인코더
7: 절대 위치 인코더
7a: 불확실 영역
8: 기억 소자
9: 제어부
26: 회전축
31: 기어형 브레이크 휠
32: 걸림 결합 부재
33: 액추에이터
60: 디스크
70: 영구 자석
75: 자기 센서 소자
76: 제1 자기 센서 소자
77: 제2 자기 센서 소자
79: 센서 기판
91: 인코더 제어부
92: 계수부
93: 제1 보정부
94: 제2 보정부
97: 브레이크 제어부
98: 모터 제어부
310: 톱니
N, S: 자극
P0: 정지 시의 절대 각도 위치
HA: 제1 홀 소자
HB: 제2 홀 소자
HU: U상용 홀 소자
HV: V상용 홀 소자
HW: W상용 홀 소자
T1: 제1 트랙
T2: 제2 트랙
PA, PB, PC: 절대 각도 위치
Da: 정지 시 출력값
Db: 기동 시 출력값

Claims (11)

  1. 모터와,
    상기 모터의 회전축의 회전수 및 절대 각도 위치를 검출하는 다회전 앱솔루트형 인코더를 가지고,
    상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 회전축의 1회전 주기 내에 있어서의 절대 각도 위치를 검출하는 절대 각도 위치 검출 장치와, 상기 모터의 회전수를 기억해두는 기억 소자를 가지고,
    상기 모터는, 상기 회전축과 일체로 회전하는 기어형 브레이크 휠, 상기 기어형 브레이크 휠의 톱니와 걸림 결합 가능한 걸림 결합 부재, 및 제동 시에 상기 톱니와 상기 걸림 결합 부재를 걸림 결합시키는 액추에이터를 구비한 브레이크 기구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기억 소자는 불휘발성 메모리인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절대 각도 위치 검출 장치는 인크리멘탈형 인코더와, 상기 인크리멘탈형 인코더보다 분해능이 낮은 절대 위치 인코더를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절대 위치 인코더는, 자극이 둘레 방향으로 배치된 영구 자석과, 상기 영구 자석과 대향하는 자기 센서 소자를 가지고,
    상기 영구 자석은 상기 회전축과 일체로 회전하는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 영구 자석은 상기 기어형 브레이크 휠에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자기 센서 소자는 홀 소자인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인크리멘탈형 인코더는 광학식 인코더, 자기식 인코더 또는 리졸버인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는,
    상기 모터를 기동했을 때, 상기 회전축이 전회 정지되었을 때에 상기 절대 위치 인코더로부터 출력된 정지 시 출력값과, 상기 모터를 기동했을 때에 상기 절대 위치 인코더로부터 출력된 기동 시 출력값을 비교하여,
    상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 동등한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하고,
    상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 상이한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수를 보정한 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다회전 앱솔루트형 인코더는,
    상기 모터를 기동했을 때에 상기 정지 시 출력값과 상기 기동 시 출력값이 상이한 경우에는, 상기 기억 소자로부터 판독한 상기 회전수, 상기 회전수로부터 1회를 감한 회전수, 상기 회전수에 1회를 추가한 회전수의 각각에 있어서, 상기 절대 위치 인코더에서의 출력값과 절대 각도 위치의 관계에 상기 기동 시 출력값을 내삽하여 얻은 세 절대 각도 위치를 정지 시의 절대 각도 위치와 비교하고,
    상기 세 절대 각도 위치 중, 상기 정지 시의 절대 각도 위치에 가장 가까운 절대 각도 위치에 대응하는 회전수를, 상기 모터를 기동한 시점에서의 상기 회전축의 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인크리멘탈형 인코더는, 상기 절대 위치 인코더의 분해능에 대응하는 주기로 인덱스 신호를 출력하고,
    상기 다회전 앱솔루트형 인코더는, 상기 인덱스 신호에 기초하여 상기 인크리멘탈형 인코더의 검출 결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어형 브레이크 휠에 있어서, 상기 톱니는 상기 절대 위치 인코더로부터의 출력의 변화점과 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
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