WO2021090372A1 - 汎用型ロータリーエンコーダ - Google Patents

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純一 多田
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Definitions

  • the present invention relates to a rotary encoder, and more particularly to a general-purpose rotary encoder that employs an MR sensor and is suitable for use in industrial equipment.
  • the rotary encoder is used as an encoder for industrial robots and the like to measure the absolute angular position of a rotating shaft driven by a motor.
  • a control method for a brushless DC motor it is possible to control the motor as a servomotor by synchronizing the rotary encoder that detects the Z-phase, U-phase, V-phase, and W-phase phases with the magnetic pole position of the rotor. It is done.
  • Patent Document 1 discloses a rotary encoder including a multi-rotation information detection unit and an angle detection unit, which can calculate multi-rotation information and detect and notify an abnormal state of the device.
  • the angle detection unit is an optical encoder having an absolute pattern ABS and an incremental pattern INC.
  • Patent Document 2 includes a magnetic sensor (one set of MR sensor units) for detecting the rotation phase of the rotation axis of the motor, and drives signals for A phase, B phase, Z phase signal, U phase, V phase, and W phase. And, a motor control device configured to assign an EEPROM address to the information of the absolute origin position and record it in the EEPROM as absolute signal data is disclosed.
  • a magnetic sensor one set of MR sensor units
  • Incremental DC motors (brushless DC motors, brushed DC motors) and absolute compatible DC motors (brushless DC motors, brushed DC motors) are known as DC motors to which rotary encoders are mounted.
  • the brushless DC motor to which the rotary encoder is mounted is a type of motor that does not use a Hall element for detecting the position of the rotor and does not perform vector control.
  • data for driving an incrementally compatible type DC motor for example, data for driving a brushless DC motor, in other words, incrementalization, depending on the specifications of the DC motor to be mounted.
  • the data of the driven signal (A, B, Z, U, V, W signals) is generated and output.
  • the motor driver of the brushless DC motor generates a drive signal for driving a motor such as an inverter, for example, a PWM signal, based on the data of the drive signal.
  • an absolute-compatible rotary encoder data for generating an absolute-compatible type DC motor drive signal according to the specifications of the DC motor to be mounted, in other words, an electric angle for generating an absolute drive signal. Data is generated and output.
  • the motor driver of the brushless DC motor generates an absolute drive signal based on the data of the absolute electric angle, and further generates, for example, a PWM signal for driving a motor such as an inverter.
  • the conventional rotary encoder is configured to generate and output the drive signal data to the DC motor according to the specifications of the DC motor to be mounted, and is usually to be mounted.
  • Incremental rotary encoders and absolute rotary encoders which are individually configured to meet the specifications of DC motors, are known.
  • optical rotary encoders as described in Patent Document 1 employ a glass substrate and form a slit pattern on the glass substrate in order to ensure high accuracy.
  • the slit pattern is formed according to the specifications of a specific motor, for example, the number of poles and the number of pulses per rotation.
  • the optical encoder has a limited range of motors that can be mounted, and has a more complicated structure than the magnetic sensor type encoder, and is therefore expensive.
  • the motor control device described in Patent Document 2 includes a control unit that controls power supplied to each of the three-phase stator coils of a brushless DC servomotor, U-phase, V-phase, and W-phase, and a multi-pole permanent magnet. It has a magnetic sensor that detects the rotation of the rotor. The control unit calculates the rotation position of the brushless DC servomotor that drives the driven member, and the U-phase, V-phase, and W-phase of the brushless DC servomotor so that the driven member operates at each predetermined position. Information on the inverter drive signal that supplies current to each coil is generated.
  • the microcomputer performs arithmetic processing for generating the three-phase drive signals of U-phase, V-phase, and W-phase according to an operation command, a load state, and the like. Therefore, the microcomputer needs to have the capability necessary for the arithmetic processing of the three-phase drive signal. In order to reduce the cost of the motor control device, it is desirable to further reduce the processing capacity required for this microcomputer. Further, since the control unit is usually configured according to the specifications of a specific motor, it is necessary to provide a control unit corresponding to the specifications of the motor having other specifications.
  • One object of the present invention is to provide a highly versatile rotary encoder that can meet various specifications of an incrementally compatible type DC motor and an absolute compatible type DC motor.
  • Another object of the present invention is to provide an inexpensive rotary encoder that uses one set of MR sensors and reduces arithmetic processing of drive signals and the like, in other words, processing required for a microcomputer.
  • the rotary encoder An MR sensor unit that outputs information on the mechanical angle of the rotation angle of the rotation axis of the DC motor, A mechanical angle-electric angle signal conversion unit that converts the output information of the MR sensor unit into information for generating the DC motor drive signal and outputs the information. Equipped with non-volatile memory
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit is An incrementally compatible mechanical angle-electric angle signal conversion unit that converts the output information of the MR sensor unit into an incremental signal for generating the DC motor drive signal. It has an absolute-compatible mechanical angle-electric angle signal conversion unit that converts the output information of the MR sensor unit into an absolute signal for generating the DC motor drive signal.
  • the non-volatile memory provides initial setting data for signal conversion data for converting output information of the MR sensor unit into a signal for generating a motor drive signal, which corresponds to the type of the DC motor to which the rotary encoder is mounted.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit converts the output information output from the MR sensor unit into a signal for generating the motor drive signal based on the signal conversion data during operation of the DC motor. It is configured to output.
  • an incremental type or absolute type rotary encoder having excellent versatility that can correspond to various motor specifications by using an MR sensor.
  • the DC motor to which the rotary encoder of the present invention is mounted is an incrementally compatible type DC motor
  • the function of converting and outputting is given to the rotary encoder.
  • This rotary encoder converts the output signal (mechanical angle) of the MR sensor unit into an incremental drive signal (electrical angle) and outputs it when the DC motor to be mounted is operated.
  • the absolute output of the MR sensor unit is set to the drive signal of the DC motor to be mounted at the time of initial setting of the rotary encoder.
  • the rotary encoder is provided with the function of converting and outputting the absolute electric angle data required for generation. Therefore, the rotary encoder has a function of converting the output signal (mechanical angle) of the MR sensor unit into an absolute drive signal generation signal (electrical angle) and outputting it when the DC motor to be mounted is operated. ..
  • the rotary encoder performs the processing of the mechanical angle-electric angle signal conversion using the signal conversion data based on the output signal from the MR sensor unit, so that the initial setting has been completed.
  • the motor drive signal data can be read directly from the non-volatile memory. Therefore, it is possible to provide an inexpensive rotary encoder that reduces the arithmetic processing of the electric angle signal conversion, in other words, the processing required for the microcomputer.
  • FIG. 5 is an image diagram showing an example of a process of generating information for generating a drive signal for an absolute compatible type DC motor, which is generated by the process of FIG.
  • FIG. 9 shows the state which the rotary encoder which completed the initial setting of FIG. 9 is mounted on a brushless DC motor, and is used. It is a perspective view of the robot equipped with the rotary encoder which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a rotary encoder initial setting system according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotary encoder initial setting system 100 is composed of a rotary encoder 110 used at the time of initial setting and operation of a brushless DC motor, an initial setting unit 120 used only at the time of initial setting, and an output setting / switching unit 130. These are electrically connected via a detachable socket or the like.
  • Reference numeral 140 denotes a power supply circuit, which provides a predetermined, for example, 5 V DC power supply to the rotary encoder 110, the initial setting unit 120, and the like.
  • the information for generating the drive signal is supplied to the DC motor 500 to which the rotary encoder 110 is mounted via the motor driver 400.
  • the motor driver 400 includes a brushless DC motor compatible driver (BLDC) and a brushed DC motor compatible driver (DC) according to the type of DC motor 500 to which the rotary encoder 110 is mounted.
  • the motor driver 400 generates a drive signal for controlling the speed and position of the motor, for example, a PWM signal for driving an inverter, based on the output of the rotary encoder 110, an operation command, a load of the motor, and the like, and generates a DC motor. To drive.
  • the rotary encoder 110 includes an MR sensor unit 111, a mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 112, and a mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 113, and further includes a memory 114 including a non-volatile memory. It includes a parallel signal transmission unit 115 and a serial signal transmission / reception unit 116. Examples of the non-volatile memory 114 of the encoder include PROM, EPROM, EEPROM, and flash memory. Signal conversion data is recorded in this non-volatile memory as initial setting data.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion units 112 and 113 are based on the output signal of the MR sensor unit 111 and the data of the non-volatile memory, and the type and specifications of the DC motor to which these mechanical angle-electric angle signal conversion units are mounted. It has a function to generate an incremental or absolute encoder output signal according to the above.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 112 is a MR sensor unit 111 based on the signal conversion data of the non-volatile memory initially set according to the type and specifications of the DC motor to which the rotary encoder 110 is mounted. It has a function of converting the incremental A, B, and Z signals (mechanical angle), which are output signals, into a signal for driving a DC motor (electrical angle) and outputting the signal.
  • the DC motor is a brushless DC motor
  • the output signal of the MR sensor unit 111 is converted into a U, V, W signal for driving the brushless DC motor based on the signal conversion data of the initially set non-volatile memory. It has a function to convert to and output.
  • the output signal of the MR sensor unit 111 is brushed based on the signal conversion data of the non-volatile memory. It has a function of converting and outputting A, B, and Z signals for driving a DC motor.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 113 is an output signal of the MR sensor unit 111 based on the signal conversion data of the non-volatile memory initially set according to the specifications of the DC motor to which the rotary encoder 110 is mounted. It has a function of converting the absolute signal (mechanical angle) into data of the electric angle for driving the DC motor and outputting it.
  • the parallel signal transmission unit 115 and the serial signal transmission / reception unit 116 have a function of converting various information into a parallel signal or a serial signal and transmitting / receiving between the rotary encoder 110, the initialization unit 120, and the motor driver 400.
  • A-phase / B-phase signals and Z-phase signals generated by parallel transmission processing are converted into transmission data (BUS) for serial transmission conforming to the serial transmission communication standard, and this BUS signal is converted into a communication cable. Is sent via.
  • the initial setting unit 120 includes a motor drive signal generation function 121, a signal conversion data generation function (incremental) 122, a signal conversion data generation function (absolute) 123, and an initial setting / adjustment memory 124.
  • the output setting / switching unit 130 is provided with a terminal with a display screen, and has a function of setting conditions for the initial setting signal generated by the initial setting unit 120 according to the type and specifications of the motor to which the rotary encoder is mounted. Have. For example, when the motor to be mounted is an incrementally compatible brushless DC motor, the number of poles of the motor, the number of pulses per rotation (P / R), and the U, V, W signals per rotation. Set the number of, output signal type (incremental), etc.
  • the number of pulses per rotation (P / R) and the like are set.
  • the resolution (number of bits), output conditions (serial or parallel), and the like are set.
  • the motor drive signal generation function 121 has a function of generating a motor drive signal according to the conditions set by the output setting / switching unit 130.
  • the setting conditions are set based on the A, B, and Z signals output from the MR sensor unit 111 at the time of initial setting of the motor.
  • it has a function of generating U, V, W signals for driving necessary for driving this brushless DC motor.
  • the motor to be mounted is an absolute compatible type DC motor, the absolute value of the rotation angle of the DC motor obtained from the output of the MR sensor unit 111, that is, the absolute signal, is used at the time of initial setting of the motor.
  • the setting conditions are set based on the signal output from the MR sensor unit 111 at the time of initial setting of the motor. Accordingly, it has the ability to generate the incremental or absolute signals needed to drive the motor for initial setup.
  • the signal conversion data generation function (incremental) 122 generates signal conversion data for converting the output of the MR sensor unit 111 into the incremental driving signal required to drive the DC motor to be mounted. It has a function to record in the non-volatile memory as initial setting data. For example, when the motor to be mounted is an incrementally compatible brushless DC motor, the signal conversion data generation function 122 generates A, B, Z signals output from the MR sensor unit 111 and a motor drive signal. The signal conversion data for driving the brushless DC motor, which gives the correspondence with the U, V, W signals generated by the function 121, is generated and recorded in the non-volatile memory as the initial setting data.
  • the motor to be mounted is a brushed DC motor
  • the signal conversion data for driving the brushed DC motor is generated and recorded in the non-volatile memory as the initial setting data.
  • the signal conversion data generation function (absolute) 123 has a function of generating signal conversion data for an absolute compatible DC motor and recording it in a non-volatile memory as initial setting data. That is, the signal conversion data generation function 123 includes an absolute signal (mechanical angle) indicating an absolute value of the rotation angle obtained from the output from the MR sensor unit 111, and control absolute data (electricity) generated by the motor drive signal generation function 121. The signal conversion data that gives the correspondence with the corner) is generated and recorded in the non-volatile memory as the initial setting data.
  • the initial setting / adjustment memory 124 records motor drive signal data and information related to the type and specifications of the motor, which are necessary for the initial setting.
  • the rotary encoder 110 is mounted on the motor 500 to be mounted together with the initial setting unit 120, and has a signal conversion data generation function of the initial setting unit 120 according to the conditions input from the output setting / switching unit 130.
  • Signal conversion data is generated by the (incremental) 122 and the signal conversion data generation function (absolute) 123 functions, and these data are recorded in the non-volatile memory as initial setting values.
  • the rotary encoder 110 sets the mechanical angle-electric angle signal conversion unit 112, based on the detected value of the MR sensor unit 111 and the initial setting value recorded in the non-volatile memory during the operation of the motor 500 to be mounted.
  • a predetermined signal conversion process is performed.
  • the motor driver 400 Upon receiving the output of the rotary encoder 110, the motor driver 400 generates a predetermined drive signal to drive the motor 500.
  • the rotary encoder 110, the initial setting unit 120, and the output setting / switching unit 130 each include, for example, a CPU, a memory such as a ROM or RAM, an oscillation circuit, a timer, an I / O interface, a serial I / F, or the like as one LSI. It is realized by a single-chip microcomputer integrated in. Each function is realized by executing the program held in the memory on the CPU.
  • the MR sensor unit 111 may employ any magnetoresistive element (MR: AMR, GMR, TMR, etc.) including a GMR as the MR sensor.
  • the MR sensor unit 111 includes a flat plate magnet 1110 and a sensor output processing unit 1120.
  • the sensor output processing unit 1120 is a pair of MR sensors 1122A, 1122B, a temperature sensor 112C, and a pair of MR sensors 1122A, 1122B, which are separated from each other at a position facing the magnet 1110 and fixed to a fixed side of the motor, for example, a motor housing via a substrate.
  • the sensor output processing circuit unit includes an AD converter 11123, an axis misalignment correction processing unit 11124, a sensor memory 11125 such as a RAM, an inverse tangent calculation processing unit 11126, an absolute signal generation unit 11127, and an incremental A-phase / B-phase signal generation unit. It is equipped with 11128.
  • the MR sensor When the magnet 1110 fixed to the rotation axis of the motor rotates by an angle ⁇ (mechanical angle) and the direction of the magnetic field acting on each MR sensor rotates, as shown in FIG. 2B, the MR sensor responds to this rotation.
  • the electrical resistance value in other words, the voltage of the output signal of the general-purpose sensor fluctuates, and for each rotation of the rotation shaft of the motor 500, 360 degrees (mechanical angle) for each of the SIN wave and COS wave, each pulse signal for one cycle. Is output.
  • the analog signal of the pair of MR sensors is quantized, divided into multiple parts by the interpolation processing of the electric angle, and converted into A-phase and B-phase digital signals, respectively.
  • the A-phase and B-phase digital signals are cumulatively added by the pulse counter, and the value is calculated by the inverse tangent calculation processing unit 11126.
  • a right-angled triangular signal is generated in which the incremental value repeats increasing and decreasing linearly in synchronization with the position of the angle 0 for each rotation of the rotation axis.
  • the absolute signal generation unit 11127 generates absolute signal data indicating the absolute value of the rotation angle (mechanical angle) of the motor based on the linear signal output from the inverse tangent calculation processing unit 11126, and generates the absolute signal data in the sensor memory 11125. Be retained.
  • the incremental A-phase / B-phase signal generation unit 11128 generates incremental A-phase signal and B-phase signal pulse data based on the linear signal output from the inverse tangent arithmetic processing unit 11126, and the sensor. It is held in the memory 11125.
  • a Z signal is also generated in synchronization with the position of the angle 0 (origin) that appears for each rotation of the rotation axis (hereinafter, A-phase, B-phase, and Z-phase signals).
  • the position of the origin (Z0) of the MR sensor 111 is a specific position on the magnet 1110 fixed to the rotation axis of the motor, for example, a position corresponding to the time when the analog output value of the SIN wave of FIG. 2B is 0.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a main part of the brushless DC motor 500 to which the rotary encoder 110 of FIG. 1 is mounted.
  • a disk-shaped magnet 1110 of the MR sensor unit 111 is fixed to one end surface of the rotating shaft 510 of the brushless DC motor 500 via a holding means (not shown).
  • the brushless DC motor 500 includes a field iron core 541 and a field coil 542 wound around the field iron core 541 as a stator fixed inside the motor housing 520.
  • the magnet 543 which is integrally formed with the rotating shaft 510, is an 8-pole rotor having a rotor yoke and, for example, eight permanent magnets fixed to the outer peripheral portion thereof.
  • the rotating shaft 510 is held by a bearing 530 provided in the motor housing 210.
  • a substrate 117 on which the rotary encoder 110 is mounted is fixed inside the motor end cover-522.
  • a sensor output processing unit 1120 of the MR sensor 111 including a pair of MR sensors 1122A and 1122B is installed at a position on the substrate 117 facing the magnet.
  • the initial setting system 100 of the rotary encoder of this embodiment is a mechanical angle-electric angle signal conversion unit that generates an incremental signal as a signal for driving a motor by a signal conversion data generation function (incremental) 122 or the like of the initial setting unit 120.
  • a mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 1200 that generates an absolute signal as a signal for driving a motor is provided by the (incremental) 1000 and the signal conversion data generation function (absolute) 123 of the initial setting unit 120. ing.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 1000 has an encoder resolution setting function 1001, a motor specification, for example, a specification setting function 1002 for setting the motor type, number of poles, number of slots, etc., and incremental A from MR sensor output.
  • B, Z signal acquisition function 1003, U, V, W signal generation function 1004 based on A, B, Z signals, signal conversion data generation function 1005, and signal conversion data recording (read / write) function 1007. have.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 1200 also has an encoder resolution setting function 1201, a function of acquiring absolute data from MR sensor output 1202, a serial / parallel conversion function 1203, and an absolute drive signal data generation function. It has 1204, a signal conversion data generation function 1205, and a signal conversion data recording (read / write) function 12006.
  • the initial setting unit 120 and the output setting / switching unit 130 of the initial setting system 100 are connected to the rotary encoder 110 mounted in the motor 500 to be controlled via a connector (S501).
  • the initial setting unit 120 receives the output condition set by the output setting / switching unit 130 (S502). For example, when the motor to be mounted is an incrementally compatible type DC motor, the generation of an incremental signal is selected as the output type. In addition, the resolution of the encoder is set.
  • data related to the type of motor, the number of poles, the number of slots, and the like are set.
  • the number NA / R of A, B, Z signals per rotation of the motor and the number of repetitions Pn / R of U, V, W signals per rotation are set.
  • conditions such as voltage output, open collector output, line driver output, and bus output are set.
  • the initial setting unit 120 drives the target motor 500 by the motor drive signal generation function 121 using the initial setting drive signal recorded in the initial setting / adjustment memory 124 (S503). Then, by the function 1003 for acquiring the incremental A, B, Z signals from the MR sensor output, the incremental A, B, Z signals (mechanical angle) and the like, which are the outputs of the MR sensor unit 111 accompanying the rotation of the motor 500, are acquired. It is held in the buffer memory (S504). Further, the resolution setting function 1001 of the encoder divides the acquired signal according to the set resolution (S505).
  • the type of the motor to be controlled set by the specification setting function 1002 is confirmed (S506), and in the case of a brushless DC motor, the U, V, W signal generation function 1004 based on the A, B, Z signals is confirmed.
  • A, B, Z signal data electric angles
  • the generated signal for example, the A, B, Z, U, V, W signal for an incrementally compatible type brushless DC motor, or the A, B, Z signal for a brushed DC motor is a specification setting function. It is determined whether the setting condition set by 1002 is satisfied (S509). If the setting condition is not satisfied, the signal adjustment process is performed so as to satisfy the setting condition (S510). When the setting conditions are satisfied, the signal conversion data generation function 1005 generates incremental data (electric angle) as signal conversion data (S511), and records the signal conversion data (read / read /). By the write function 1007, the data is recorded in the non-volatile memory 1300 (S512), and the rotary encoder 110A is an incremental type.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the generation process of A, B, ZU, V, and W signals for an incrementally compatible type DC motor using signal conversion data.
  • incremental A and B signals mechanical angles
  • based on the Z signal obtained from the MR sensor unit 111 of the rotary encoder 110 are A, using signal conversion data. It is converted into U-phase, V-phase, and W-phase signals that are synchronized with the B and Z signals.
  • the rise of the U phase is determined in synchronization with the A signal synchronized with the rise of the Z signal, and the U signal data corresponding to this U phase is generated according to the number of poles of the motor. ..
  • V and W signal data (electrical angles) having different phases are generated every 120 degrees of electric angle. This data is the data of the driving signal that is repeated in one rotation of the motor, that is, in the Z signal unit.
  • the initial setting unit 120 and the output setting / switching unit 130 are removed from the encoder 110A to be initialized (S513), and the initial setting is completed (S514).
  • FIG. 7 is a diagram showing an image of an example of signal conversion data generated by the process of FIG. 5 and recorded in the non-volatile memory.
  • the signal conversion data is data that gives U, V, W signal values corresponding to the incremental A and B signals with reference to the Z signal output from the MR sensor unit of the rotary encoder 110A. It is tabulated.
  • the U phase is H
  • the V phase and the W phase are L with respect to the A phase signal of the incremental value 0000001 (nonvolatile memory address 000001200) output from the rotary encoder 110A
  • the incremental value 00000176 nonvolatile
  • the U phase is L
  • the V phase is H
  • the W phase is L with respect to the A phase signal of the sex memory address 0000015050).
  • the rotary encoder 110A knows the address of the non-volatile memory of the A and B signals output from the MR sensor unit, the U, V, W phase signals for the incremental compatible type DC motor can be obtained from the signal conversion data. Data can be obtained from the non-volatile memory.
  • the initial setting unit 120 and the output setting / switching unit 130 are removed from the encoder 110A to be initialized (S513), and the initial setting is completed (S514).
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the incremental type rotary encoder 110A for which the initial setting has been completed is mounted on the incremental type brushless DC motor 500 to be mounted and used.
  • This rotary encoder holds the signal conversion data as shown in FIG. 7 in the non-volatile memory 1300.
  • the signal conversion data is used by the signal conversion data generation function (incremental) 122 based on the A, B, Z phase signals (mechanical angle) which are the output signals from the MR sensor unit 111.
  • the initialized U, V, W signal data (electric angle) can be directly read from the non-volatile memory 1300.
  • the incremental A, B, Z signals and U, V, W signals are output to the driver 400 of the brushless DC motor via the signal transmission units 115 and 116.
  • the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 112 of the rotary encoder 110 is used at the time of initial setting. Since the rotary encoder 110 can be set as an incremental type rotary encoder 110A corresponding to the motor to be mounted, it is possible to provide a highly versatile rotary encoder that can meet the specifications of various incremental type DC motors. ..
  • the signal for driving the DC motor can be acquired based on the output signal of the MR sensor unit and output to the driver 400 of the DC motor, so that the drive of the DC motor can be driven. It is possible to provide an inexpensive rotary encoder 110A that simplifies the process for generating a signal and reduces the load on the microcomputer.
  • the initial setting unit 120 and the output setting / switching unit 130 of the initial setting system 100 are connected to the rotary encoder 110 mounted in the motor 500 to be controlled via a connector ( S901).
  • the initial setting unit 120 receives the output condition set by the output setting / switching unit 130 (S902).
  • the absolute signal is selected as the output.
  • the resolution of the encoder is set by the resolution setting function 1201 of the encoder.
  • the initial setting unit 120 drives the target motor with the initial setting drive signal recorded in the initial setting / adjustment memory 124 by the motor drive signal generation function 121 (S903).
  • the data acquisition function 1202 that acquires the absolute data from the MR sensor output acquires the absolute data (mechanical angle) from the output of the MR sensor unit that accompanies the rotation of the motor 500 and holds it in the buffer memory (S904).
  • the absolute data is divided according to the set resolution (S905), the divided absolute data is converted into serial and parallel signals by the serial / parallel conversion function 1203, and the absolute drive signal data generation function 1204 is used. Control absolute data (electric angle) for driving signal generation is generated according to the output conditions (S906).
  • FIG. 10 is an image diagram showing an example of the information generation process for driving signal generation for an absolute compatible type DC motor.
  • An absolute signal (mechanical angle) as shown in FIG. 10A can be obtained from the MR sensor unit 111 of the rotary encoder 110.
  • the signal conversion data of FIG. 10B gives a correspondence between the addresses of the absolute signal (mechanical angle) and the absolute signal (electrical angle).
  • the output value (address) of the MR sensor unit 111 is N-Mx (mechanical angle)
  • the output value of the rotary encoder that is, the data (address) for generating the drive signal is N-Ex based on the signal conversion data. (Electric angle).
  • this signal conversion data is recorded in the non-volatile memory 1300 of the rotary encoder 110 by the signal conversion data recording (read / write) function 12006 (S910) to complete the absolute type rotary encoder 110B. ..
  • the initial setting unit 120 and the output setting / switching unit 130 are removed from the encoder 110B to be initialized (S911), and the initial setting is completed (S912).
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the rotary encoder 110B for which the initial setting has been completed is mounted on an absolute compatible type DC motor and used.
  • an absolute type rotary encoder 110B that holds signal conversion data in the non-volatile memory 1300 is mounted on the brushless DC motor 500 and used.
  • the signal conversion data generation function (absolute) 123 uses the signal conversion data to drive the non-volatile memory 1300 to the initial setting. Data for signal generation (electric angle) can be read directly.
  • the data for generating the drive signal is output to the driver 400 of the brushless DC motor via the signal transmission / reception units 115 and 116.
  • the initial set absolute signal data for driving signal generation is directly read from the non-volatile memory 1300 based on the output signal from the MR sensor unit 111. Can be done. In other words, it is possible to provide an inexpensive rotary encoder that simplifies the process for generating data for generating a drive signal of a DC motor and reduces the load on the microcomputer.
  • the rotary encoder 110 is used by using the mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 113 of the rotary encoder 110, the initial setting unit 120, and the output setting / switching unit 130.
  • the absolute type rotary encoder 110B can be set to the absolute type rotary encoder 110B, so that it is possible to provide a highly versatile rotary encoder that can correspond to various motor specifications.
  • the articulated robot 600 includes a base portion 602, a main body portion 610, and a plurality of arm portions (613, 618, etc.) constituting a link.
  • a control unit that controls the entire articulated robot 600 is provided in the main body unit 610.
  • the joints are rotatably connected to each other with links.
  • the base and arm have six axes, namely S (swivel) axis 611, L (lower arm) axis 612, U (upper arm) axis 616, R (wrist rotation) axis 620, and T (wrist rotation) axis 622.
  • B (wrist bending) shaft 626 is driven by an actuator that rotates each of them.
  • actuators are composed of a brushless DC motor 500 provided with the rotary encoder 110 of the present invention and a reduction mechanism connected to the output shaft of each motor.
  • An operation unit 624 is provided at the tip of the arm portion. Tools, a camera, and the like can be installed as the operation unit 624.
  • An incremental brushless DC motor 500 equipped with a rotary encoder 110A having a mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 112 of the present invention is used to drive the S-axis 611, the L-axis 612, and the U-axis 616. To do. Further, for driving the R-axis 620, the T-axis 622, and the B-axis 626, an absolute-compatible brushless DC motor equipped with a rotary encoder 110B having the incremental mechanical angle-electric angle signal conversion unit (absolute) 113 of the present invention. Adopt 500.
  • the control unit includes functions corresponding to the rotary encoders 110A and 110B and the driver 400 of the brushless DC motor shown in FIGS. 8 and 11, and each arm unit is based on a command value, a load, and an output of the rotary encoder. To drive.
  • the base part with a wide rotation range and the arm part that requires high positioning accuracy are more appropriate. Becomes controllable. For example, it is possible to provide an inexpensive motor having excellent control characteristics for an assembly line or a chip mounter.
  • the two types of brushless DC motors use MR sensors, and are inexpensive, general-purpose rotary encoders that simplify the process for generating signals for driving DC motors and reduce the load on the microcomputer. Since it is adopted, it is possible to provide an inexpensive device as a whole.
  • the rotary encoder initial setting system can be used to set an incremental type rotary encoder or an absolute type rotary encoder at the time of initial setting, so that the system can be flexibly adapted to various motor specifications. , It is possible to provide a rotary encoder having excellent versatility.
  • a part or all the functions of the arithmetic unit that operates based on the program may be configured by a dedicated LSI such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the rotary encoder initial setting system by using the rotary encoder initial setting system, it is possible to provide an inexpensive general-purpose rotary encoder suitable for use in a DC motor as a drive source for various industrial devices. it can.
  • Rotary encoder initialization system 110 Rotary encoder 110A Rotary encoder (incremental type) 110B rotary encoder (absolute type) 111 MR sensor unit 1110 Magnet 1120 Sensor output processing unit 1122A First MR sensor 1122B Second MR sensor 11123 AD converter 11124 Axis misalignment correction processing unit 11125 Sensor memory 11126 Inverse tangential calculation processing unit 11127 Absolute signal generation unit 11128 Incremental A Phase / B phase signal generator 112 Mechanical angle-electric angle signal conversion unit (incremental) 113 Mechanical Angle-Electric Angle Signal Conversion Unit (Absolute) 114 Encoder memory 115 Parallel signal transmission unit 116 Serial signal transmission / reception unit 117 Board 120 Initial setting unit 121 Motor drive signal generation function 122 Signal conversion data generation function (incremental) 123 Signal conversion data generation function (absolute) 124 Initial setting / adjustment memory 130 Output setting / switching unit 140 Power supply circuit 400 Motor driver 1 500 DC motor 510 Rotating shaft 1300 Non-volatile memory

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Abstract

汎用性に優れかつ安価なロータリーエンコーダを提供するという課題に対して、ロータリーエンコーダは、機械角－電気角信号変換ユニットと、不揮発性メモリとを備え、機械角－電気角信号変換ユニットは、ＭＲセンサユニットの出力情報をＤＣモータ駆動信号生成用のインクリメンタル化された信号に変換する機能と、ＭＲセンサユニットの出力情報をＤＣモータ駆動信号生成用のアブソリュート化された信号に変換する機能とを有しており、不揮発性メモリは、ロータリーエンコーダが装着されるＤＣモータのタイプに対応した、ＭＲセンサユニットの出力情報をモータ駆動信号生成用の信号に変換するための信号変換データを初期設定データとして保有しており、機械角－電気角信号変換ユニットは、ＤＣモータの運転時に、ＭＲセンサユニットから出力される出力情報を、信号変換データに基づき、モータ駆動信号生成用の信号に変換して出力する。

Description

汎用型ロータリーエンコーダ
　本発明は、ロータリーエンコーダに係り、特に、ＭＲセンサを採用し、産業用機器に使用するのに適した汎用型のロータリーエンコーダに関する。
　ロータリーエンコーダは、産業用のロボット等のエンコーダとして、モータで駆動される回転軸の絶対角度位置を測定するために使用される。例えば、ブラシレスＤＣモータの制御方法として、Ｚ相、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の位相を検知するロータリーエンコーダと、ロータの磁極位置とを同期させて、モータをサーボモータとして制御することが行われている。
　特許文献１には、多回転情報検出部と角度検出部とを備え、多回転情報を算出するとともに、装置の異常状態を検知し報知できるロータリーエンコーダが開示されている。角度検出部は、アブソリュートパターンＡＢＳおよびインクリメンタルパターンＩＮＣを有する、光学式のエンコーダである。
　特許文献２には、モータの回転軸の回転位相を検知する磁気センサ（１組のＭＲセンサユニット）を備え、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相信号、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号及び絶対原点位置の情報にＥＥＰＲＯＭのアドレスを付与し、アブソリュート信号のデータとしてＥＥＰＲＯＭに記録するように構成されたモータ制御装置が開示されている。
特開２０１８－１３６１４７号公報 特許第６３３９３０７号公報
　ロータリーエンコーダの装着対象となるＤＣモータには、インクリメンタル対応タイプのＤＣモータ（ブラシレスＤＣモータ、ブラシ付きＤＣモータ）と、アブソリュート対応タイプのＤＣモータ（ブラシレスＤＣモータ、ブラシ付きＤＣモータ）とが知られている。
　また、ロータリーエンコーダの装着対象となるブラシレスＤＣモータは、ロータの位置検出にホール素子を使用せず、また、ベクトル制御も行わないタイプのモータである。
　通常、インクリメンタル対応のロータリーエンコーダでは、装着対象となるＤＣモータの仕様に応じて、インクリメンタル対応タイプＤＣモータの駆動用のデータ、例えば、ブラシレスＤＣモータ駆動用の駆動信号のデータ、換言すると、インクリメンタル化された駆動信号のデータ（Ａ，Ｂ，Ｚ、Ｕ，Ｖ，Ｗ信号）を生成して出力する。ブラシレスＤＣモータのモータドライバでは、この駆動信号のデータ等に基づき、インバータ等のモータを駆動するための駆動信号、例えば、ＰＷＭ信号を生成する。
　一方、アブソリュート対応のロータリーエンコーダでは、装着対象となるＤＣモータの仕様に応じて、アブソリュート対応タイプＤＣモータの駆動信号を生成するためのデータ、換言すると、アブソリュート化された駆動信号生成用の電気角のデータを生成して出力する。ブラシレスＤＣモータのモータドライバでは、このアブソリュート化された電気角のデータに基づき、アブソリュート化された駆動信号を生成し、さらに、インバータ等のモータを駆動するための、例えば、ＰＷＭ信号を生成する。
　このように、従来のロータリーエンコーダでは、装着対象となるＤＣモータの仕様に応じて、ＤＣモータに、駆動信号のデータを生成して出力するように構成されており、通常は、装着対象となるＤＣモータの仕様に適合するように個別に構成された、インクリメンタル対応のロータリーエンコーダや、アブソリュート対応のロータリーエンコーダが、知られている。
　特許文献１に記載されたような、光学式のロータリーエンコーダは、高精度を確保するために、ガラス製の基板を採用し、それにスリットパターンを形成しているものが多い。
　しかし、このような高精度の光学式のロータリーエンコーダでは、スリットパターンが特定のモータの仕様、例えば極数、１回転当たりのパルス数、に対応して形成されており、他の仕様のモータに対しては、別途、スリットパターンを形成する必要がある。換言すると、光学式のエンコーダは、装着しうるモータの対象が限定され、しかも、磁気センサタイプのエンコーダに比べて構造が複雑であり、そのため高価格である。
　一方、特許文献２に記載のモータ制御装置は、ブラシレスＤＣサーボモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各ステータコイルに供給される電力を制御する制御ユニットと、多極の永久磁石を有するロータの回転を検知する磁気センサとを有している。
　制御ユニットは、被駆動部材を駆動するブラシレスＤＣサーボモータの回動位置を演算し、被駆動部材が所定の各位置で動作するように、ブラシレスＤＣサーボモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルへ電流を供給するインバータ駆動信号の情報を生成している。
　通常の運転時、マイコンは、運転指令や負荷状態等に応じて、このＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の駆動信号を生成するための演算処理を行う。そのため、マイコンは、この３相の駆動信号の演算処理に必要な能力を具備している必要がある。モータ制御装置のコスト低減のためには、このマイコンに要求される処理能力をより軽減することが望ましい。
　また、制御ユニットは、通常、特定のモータの仕様に合わせて構成されるため、他の仕様のモータに対しては、それに応じた制御ユニットを設ける必要がある。
　本発明の１つの目的は、インクリメンタル対応タイプのＤＣモータ、及び、アブソリュート対応タイプのＤＣモータの、種々の仕様に対応できる、汎用性に優れた、ロータリーエンコーダを提供することにある。
　本発明の他の目的は、1組のＭＲセンサを使用し、駆動信号等の演算処理、換言するとマイコンに要求される処理を軽減した、安価な、ロータリーエンコーダを提供することにある。
　本発明の１つの態様によれば、ロータリーエンコーダは、
　ＤＣモータの回転軸の回転角度の機械角の情報を出力するＭＲセンサユニットと、
　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用の情報に変換して出力する機械角－電気角信号変換ユニットと、
　不揮発性メモリとを備えており、
　前記機械角－電気角信号変換ユニットは、
　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用のインクリメンタル化された信号に変換する、インクリメンタル対応の機械角－電気角信号変換ユニットと、
　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用のアブソリュート化された信号に変換する、アブソリュート対応の機械角－電気角信号変換ユニットとを有しており、
　前記不揮発性メモリは、前記ロータリーエンコーダが装着される前記ＤＣモータのタイプに対応した、前記ＭＲセンサユニットの出力情報をモータ駆動信号生成用の信号に変換するための信号変換データを、初期設定データとして保有しており、
　前記機械角－電気角信号変換ユニットは、前記ＤＣモータの運転時に、前記ＭＲセンサユニットから出力される前記出力情報を、前記信号変換データに基づき、前記モータ駆動信号生成用の信号に変換して出力するように構成されている。
　本発明の上記態様によれば、ＭＲセンサを使用して、種々のモータ仕様に対応できる、インクリメンタルタイプもしくはアブソリュートタイプの、汎用性に優れたロータリーエンコーダを提供することができる。
　例えば、本発明のロータリーエンコーダの装着対象となるＤＣモータが、インクリメンタル対応タイプのＤＣモータの場合には、ロータリーエンコーダの初期設定時に、初期設定ユニットを使用して、ＭＲセンサユニットの出力（Ａ，Ｂ，Ｚ信号＝機械角）を、装着対象のＤＣモータを駆動するのに必要なインクリメンタル化された駆動用の信号（例えば、Ａ，Ｂ，Ｚ、Ｕ，Ｖ，Ｗ信号＝電気角）に変換して出力する機能を、ロータリーエンコーダに付与する。このロータリーエンコーダは、装着対象となるＤＣモータの運転時に、ＭＲセンサユニットの出力信号（機械角）をインクリメンタル化された駆動用の信号（電気角）に変換して出力する。
　また、本発明のロータリーエンコーダの装着対象となるＤＣモータが、アブソリュートタイプのＤＣモータの場合には、ロータリーエンコーダの初期設定時に、ＭＲセンサユニットのアブソリュート出力を、装着対象のＤＣモータの駆動信号を生成するために必要なアブソリュート化された電気角のデータに変換して出力する機能を、ロータリーエンコーダに付与する。そのため、ロータリーエンコーダは、装着対象となるＤＣモータの運転時に、ＭＲセンサユニットの出力信号（機械角）をアブソリュート化された駆動信号生成用の信号（電気角）に変換して出力する機能を有する。
　また、本発明の上記態様によれば、ロータリーエンコーダで、ＭＲセンサユニットからの出力信号に基づき、信号変換データを使用して機械角－電気角信号変換の処理を行うことにより、初期設定済のモータ駆動信号のデータを不揮発性メモリから直接読み出すことができる。そのため、電気角信号変換の演算処理、換言するとマイコンに要求される処理を軽減した、安価な、ロータリーエンコーダを提供することができる。
本発明の第１の実施例に係る、ロータリーエンコーダの初期設定システムの構成例を示す図である。 図１のロータリーエンコーダにおける、MRセンサユニットの構成例を示す図である。 図２ＡのMRセンサユニットにおける、信号の処理方法の概念を示す図である。 図１のロータリーエンコーダが装着された、ブラシレスＤＣモータの主要部の構成例を示す縦断面図である。 図１のロータリーエンコーダの初期設定システムの、機能を示すブロック図である。 図１のロータリーエンコーダの初期設定システムによる、インクリメンタル対応の初期設定の処理の一例を示すフローチャートである。 図５の初期設定の処理おける、信号変換データを使用した、Ａ，Ｂ，Ｚ－Ｕ，Ｖ，Ｗ信号の生成過程の一例を示す図である。 図５の処理で生成され不揮発性メモリに記録される、信号変換データの一例のイメージを示す図である。 図５の初期設定を終えたロータリーエンコーダが、ブラシレスＤＣモータに搭載されて使用される状態を示す図である。 図１のロータリーエンコーダ初期設定システムによる、アブソリュート対応の初期設定の処理の一例を示すフローチャートである。 図９の処理で生成され不揮発性メモリに記録される、アブソリュート対応タイプDCモータ用の駆動信号生成用の情報の生成過程の一例を示すイメージ図である。 図９の初期設定を終えたロータリーエンコーダが、ブラシレスＤＣモータに搭載されて使用される状態を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る、ロータリーエンコーダを装着したロボットの斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施例に係る、ロータリーエンコーダ初期設定システムの構成例を示す図である。
　このロータリーエンコーダ初期設定システム１００は、初期設定時及びブラシレスＤＣモータの運転時に使用されるロータリーエンコーダ１１０と、初期設定時のみ使用される初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０とで構成され、これらは着脱可能なソケット等を介して電気的に接続されている。１４０は電源回路であり、ロータリーエンコーダ１１０や初期設定ユニット１２０等に所定の、例えば５Ｖの直流電源を提供する。
　ロータリーエンコーダ１１０の出力である駆動信号生成用の情報は、モータドライバ４００を介してロータリーエンコーダ１１０の装着対象であるＤＣモータ５００に供給される。
　モータドライバ４００には、ロータリーエンコーダ１１０の装着対象となるＤＣモータ５００の種類に応じた、ブラシレスＤＣモータ対応のドライバ（ＢＬＤＣ）やブラシ付きＤＣモータ対応のドライバ（ＤＣ）がある。このモータドライバ４００は、ロータリーエンコーダ１１０の出力、及び、運転指令、モータの負荷等に基づき、モータの速度や位置等を制御する駆動信号、例えばインバータ駆動用のＰＷＭ信号を生成して、ＤＣモータを駆動する。
　ロータリーエンコーダ１１０は、MRセンサユニット１１１、機械角－電気角信号変換ユニット(インクリメンタル)１１２、及び、機械角－電気角信号変換ユニット(アブソリュート)１１３を備え、さらに、不揮発性メモリを含むメモリ１１４、パラレル信号送信ユニット１１５、及び、シリアル信号送受信ユニット１１６を備えている。
　エンコーダの不揮発性メモリ１１４としては、PROM、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等がある。この不揮発性メモリには、初期設定データとして、信号変換データが記録される。
　機械角－電気角信号変換ユニット１１２，１１３は、MRセンサユニット１１１の出力信号と不揮発性メモリのデータを基に、これらの機械角－電気角信号変換ユニットが装着されるＤＣモータのタイプや仕様に応じた、インクリメンタル化もしくはアブソリュート化された、エンコーダの出力信号を生成する機能を有している。
　機械角－電気角信号変換ユニット(インクリメンタル)１１２は、ロータリーエンコーダ１１０が装着されるＤＣモータのタイプや仕様に合わせて初期設定された不揮発性メモリの信号変換データを基に、MRセンサユニット１１１の出力信号であるインクリメンタル化されたＡ，Ｂ，Ｚ信号（機械角）をＤＣモータ駆動用の信号（電気角）に変換して出力する機能を有している。
　例えば、ＤＣモータがブラシレスＤＣモータである場合には、初期設定された不揮発性メモリの信号変換データを基に、MRセンサユニット１１１の出力信号を、ブラシレスＤＣモータ駆動用のＵ，Ｖ，Ｗ信号に変換して出力する機能を有している。
　また、機械角－電気角信号変換ユニット１１２が装着されるＤＣモータがブラシ付きＤＣモータである場合には、不揮発性メモリの信号変換データを基に、MRセンサユニット１１１の出力信号を、ブラシ付きＤＣモータ駆動用のＡ，Ｂ，Ｚ信号に変換して出力する機能を有している。
　機械角－電気角信号変換ユニット(アブソリュート)１１３は、ロータリーエンコーダ１１０が装着されるＤＣモータの仕様に合わせて初期設定された不揮発性メモリの信号変換データを基に、MRセンサユニット１１１の出力信号であるアブソリュート化された信号（機械角）をＤＣモータ駆動用の電気角のデータに変換して出力する機能を有している。
　パラレル信号送信ユニット１１５、及び、シリアル信号送受信ユニット１１６は、ロータリーエンコーダ１１０、初期設定ユニット１２０、及び、モータドライバ４００の間で、各種の情報を、パラレル信号もしくはシリアル信号に変換し、送受信する機能を有している。例えば、パラレル伝送処理により生成されたＡ相・Ｂ相信号、及び、Ｚ相信号が、シリアル伝送通信の規格に適合したシリアル伝送用の送信データ（ＢＵＳ）に変換され、このＢＵＳ信号が通信ケーブルを介して送信される。
　初期設定ユニット１２０は、モータ駆動信号生成機能１２１、信号変換データ生成機能（インクリメンタル）１２２、信号変換データ生成機能（アブソリュート）１２３、及び、初期設定・調整用メモリ１２４を備えている。
　出力設定／切替部１３０は、表示画面付きの端末を備え、ロータリーエンコーダの装着対象であるモータの種類や仕様に応じて、初期設定ユニット１２０で生成される初期設定信号の条件を設定する機能を有する。例えば、装着対象であるモータが、インクリメンタル対応タイプのブラシレスＤＣモータである場合には、そのモータの極数、１回転当たりのパルス数（Ｐ／Ｒ）、１回転当たりのＵ，Ｖ，Ｗ信号の数、出力信号のタイプ（インクリメンタル）等を設定する。また、インクリメンタル対応のブラシ付きＤＣモータである場合には、１回転当たりのパルス数（Ｐ／Ｒ）等を設定する。
　さらに、装着対象であるモータが、アブソリュート対応タイプのブラシレスＤＣモータやブラシ付きＤＣモータである場合には、分解能（ｂｉｔ数）、出力条件（シリアル又はパラレル）等を設定する。
　モータ駆動信号生成機能１２１は、出力設定／切替部１３０で設定された条件に従って、モータ駆動用の信号を生成する機能を有している。例えば、装着対象であるモータが、インクリメンタル対応タイプのブラシレスＤＣモータである場合には、そのモータの初期設定時に、ＭＲセンサユニット１１１から出力されるＡ，Ｂ，Ｚ信号を基に、設定条件に応じて、このブラシレスＤＣモータを駆動するのに必要な駆動用のＵ，Ｖ，Ｗ信号を生成する機能を有している。
　また、装着対象であるモータが、アブソリュート対応タイプＤＣモータである場合には、そのモータの初期設定時に、ＭＲセンサユニット１１１の出力から得られるＤＣモータの回転角度の絶対値、すなわちアブソリュート信号を、設定条件に応じて、このブラシレスＤＣモータを初期設定のために駆動するのに必要な制御用アブソリュートデータを生成する機能を有している。
　更に、機械角－電気角信号変換ユニットが装着されるＤＣモータがブラシ付きＤＣモータである場合には、そのモータの初期設定時に、ＭＲセンサユニット１１１から出力される信号を基に、設定条件に応じて、そのモータを初期設定のために駆動するのに必要な、インクリメンタル化あるいはアブソリュート化された信号を生成する機能を有している。
　信号変換データ生成機能（インクリメンタル）１２２は、ＭＲセンサユニット１１１の出力を装着対象のＤＣモータを駆動するのに必要なインクリメンタル化された駆動用の信号に変換するための、信号変換データを生成し、初期設定データとして不揮発性メモリに記録する機能を有している。例えば、装着対象であるモータが、インクリメンタル対応タイプのブラシレスＤＣモータである場合には、信号変換データ生成機能１２２は、ＭＲセンサユニット１１１から出力されるＡ，Ｂ，Ｚ信号と、モータ駆動信号生成機能１２１で生成されたＵ，Ｖ，Ｗ信号との対応関係を与える、ブラシレスＤＣモータ駆動用の信号変換データを生成し、初期設定データとして不揮発性メモリに記録する。装着対象であるモータがブラシ付きＤＣモータの場合は、ＭＲセンサユニット１１１から出力されるＡ，Ｂ，Ｚ信号と、モータ駆動信号生成機能１２１で生成されたＡ，Ｂ，Ｚ信号との対応関係を与える、ブラシ付きＤＣモータ駆動用の信号変換データを生成し、初期設定データとして不揮発性メモリに記録する。
　また、信号変換データ生成機能(アブソリュート)１２３は、アブソリュート対応のＤＣモータ用の信号変換データを生成し、初期設定データとして不揮発性メモリに記録する機能を有している。すなわち、信号変換データ生成機能１２３は、ＭＲセンサユニット１１１から出力から得られる回転角度の絶対値を示すアブソリュート信号（機械角）と、モータ駆動信号生成機能１２１で生成された制御用アブソリュートデータ（電気角）との対応関係を与える、信号変換データを生成し、初期設定データとして不揮発性メモリに記録する。
　初期設定・調整用メモリ１２４には、初期設定に必要な、モータの駆動信号のデータや、モータの種類や仕様等に関係した情報が記録されている。
　ロータリーエンコーダ１１０は、初期設定時に、初期設定ユニット１２０と共に装着対象であるモータ５００に装着された状態で、出力設定／切替部１３０から入力された条件に従って、初期設定ユニット１２０の信号変換データ生成機能（インクリメンタル）１２２や信号変換データ生成機能(アブソリュート)１２３機能により、信号変換データが生成され、それらのデータが初期設定値として不揮発性メモリに記録される。
　その後、ロータリーエンコーダ１１０は、装着対象であるモータ５００の運転時、MRセンサユニット１１１の検出値と不揮発性メモリに記録された初期設定値とを基に、機械角－電気角信号変換ユニット１１２，１１３で所定の信号変換の処理がなされる。ロータリーエンコーダ１１０の出力を受けて、モータドライバ４００は、所定の駆動信号を生成し、モータ５００を駆動する。
　ロータリーエンコーダ１１０や、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０は、各々、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、発振回路、タイマー、Ｉ／Ｏインタフェース、シリアルＩ／Ｆ等を１つのＬＳＩに集積したシングルチップマイコンで実現される。メモリに保持されたプログラムをＣＰＵ上で実行することで、各機能が実現される。
　次に、ＭＲセンサユニット１１１の構成例及び機能について、図２Ａ、図２Ｂを参照しながら説明する。
　ＭＲセンサユニット１１１は、MRセンサとして、GMRを含む磁気抵抗効果素子（MR：AMR、GMR、TMR等）のいずれを採用しても良い。ＭＲセンサユニット１１１は、平板状のマグネット１１１０と、センサ出力処理ユニット１１２０を有している。
　センサ出力処理ユニット１１２０は、マグネット１１１０に対向する位置で離間してモータの固定側、例えばモータハウジングに、基板を介して固定される、１対のＭＲセンサ１１２２Ａ，１１２２Ｂ、温度センサ１１２Ｃ、及び、センサ出力処理回路部を備えている。センサ出力処理回路部は、ＡＤ変換器１１１２３、軸ずれ補正処理部１１１２４、ＲＡＭなどのセンサメモリ１１１２５、逆正接演算処理部１１１２６、アブソリュート信号生成部１１１２７、及び、インクリメンタルＡ相・Ｂ相信号生成部１１１２８を備えている。
　モータの回転軸に固定されたマグネット１１１０が角度θ（機械角）だけ回転して各ＭＲセンサに作用する磁界の向きが回転すると、図２Ｂに示すように、この回転に対応してＭＲセンサの電気抵抗値、換言すると汎用センサの出力信号の電圧が変動し、モータ５００の回転軸の１回転毎に、ＳＩＮ波、ＣＯＳ波の各々で３６０度（機械角）、各々１周期分のパルス信号が出力される。センサ出力処理回路部では、１対のＭＲセンサのアナログ信号が、量子化され、電気角の内挿処理により多分割され、各々、Ａ相、Ｂ相のデジタル信号に変換される。このＡ相、Ｂ相のデジタル信号は、パルスカウンタで累積加算され、その値が逆正接演算処理部１１１２６で逆正接演算される。この逆正接演算の結果、回転軸の１回転毎の角度０の位置に同期して、インクリメンタル値が直線状に増減を繰り返す直角三角形状の信号が生成される。
　アブソリュート信号生成部１１１２７では、逆正接演算処理部１１１２６から出力される直線状の信号を基に、モータの回転角度（機械角）の絶対値を示すアブソリュート信号のデータが生成され、センサメモリ１１１２５に保持される。
　インクリメンタルＡ相・Ｂ相信号生成部１１１２８では、逆正接演算処理部１１１２６から出力される直線状の信号を基に、インクリメンタル化されたＡ相信号及びＢ相信号のパルスのデータが生成され、センサメモリ１１１２５に保持される。なお、回転軸の１回転毎に現われる角度０（原点）の位置に同期して、Ｚ信号も生成される（以下、Ａ相・Ｂ相・Ｚ相信号）。
　ＭＲセンサ１１１の原点の位置（Ｚ０）は、モータの回転軸に固定されたマグネット１１１０上の特定の位置、例えば、図２ＢのＳＩＮ波のアナログ出力値が０の時点に対応する位置である。
　図３は、図１のロータリーエンコーダ１１０が装着されたブラシレスＤＣモータ５００の主要部の構成例を示す、縦断面図である。この例では、ブラシレスＤＣモータ５００の回転軸５１０の一方の端面に、保持手段（図示略）を介して、MRセンサユニット１１１の円板状のマグネット１１１０が固定されている。
　ブラシレスＤＣモータ５００は、モータハウジング５２０の内部に固定されたステータとして、界磁鉄心５４１とこれに絶縁部材を介して巻かれた界磁コイル５４２とを備えている。回転軸５１０と一体に形成されマグネット５４３は、ロータヨークと、その外周部に固定された例えば８個の永久磁石を有する、８極のロータである。回転軸５１０は、モータハウジング２１０に設けられた軸受け５３０により保持されている。
　一方、モータエンドカバ－５２２の内側には、ロータリーエンコーダ１１０を搭載した基板１１７が固定されている。この基板１１７上の、マグネットに対向する位置には、１対のＭＲセンサ１１２２Ａ，１１２２Ｂを含む、ＭＲセンサ１１１のセンサ出力処理ユニット１１２０が設置されている。
　次に、図４、図５を参照しながら、図１のロータリーエンコーダの初期設定システム１００の、インクリメンタル対応の初期設定システムの機能について説明する。すなわち、初期設定時に、ロータリーエンコーダ１１０と、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０とで実現される、インクリメンタル対応の初期設定機能について説明する。
　初期設定時には、ＤＣモータ５００のロータリーエンコーダ１１０に、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０がコネクタを介して接続される。
　本実施例のロータリーエンコーダの初期設定システム１００は、初期設定ユニット１２０の信号変換データ生成機能（インクリメンタル）１２２等により、モータ駆動用の信号として、インクリメンタル信号を生成する機械角－電気角信号変換ユニット（インクリメンタル）１０００と、初期設定ユニット１２０の信号変換データ生成機能(アブソリュート)１２３等により、モータ駆動用の信号として、アブソリュート信号を生成する機械角－電気角信号変換ユニット（アブソリュート）１２００とを備えている。
　機械角－電気角信号変換ユニット（インクリメンタル）１０００は、エンコーダの分解能設定機能１００１、モータの仕様、例えばモータの種類、極数、スロット数などを設定する仕様設定機能１００２、MRセンサ出力からインクリメンタルA，B，Z信号を取得する機能１００３、A，B，Z信号に基づくＵ，Ｖ，Ｗ信号生成機能１００４、信号変換データ生成機能１００５、及び、信号変換データの記録（リード／ライト）機能１００７を有している。
　機械角－電気角信号変換ユニット（アブソリュート）１２００も、同様に、エンコーダの分解能設定機能１２０１、MRセンサ出力からアブソリュートデータを取得する機能１２０２、シリアル／パラレル変換機能１２０３、アブソリュート駆動信号用データ生成機能１２０４、信号変換データ生成機能１２０５、及び、信号変換データの記録（リード／ライト）機能１２００６を有している。
　次に、図５を参照しながら、初期設定システム１００の機械角－電気角信号変換ユニット（インクリメンタル）１０００を用いた、初期設定の処理の手順について説明する。
　初期設定の開始（Ｓ５００）に際して、初期設定システム１００の初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を、制御対象のモータ５００内に装着されたロータリーエンコーダ１１０に、コネクタを介して接続する（Ｓ５０１）。次に、初期設定ユニット１２０は、出力設定／切替部１３０で設定される出力条件を受け付ける（Ｓ５０２）。例えば、装着対象であるモータが、インクリメンタル対応タイプＤＣモータの場合、出力のタイプとして、インクリメンタル信号の生成が選択される。また、エンコーダの分解能が設定される。さらに、モータの種類、極数、スロット数などに関係したデータが設定される。例えば、モータの1回転当たりのＡ，Ｂ，Ｚ信号の数ＮＡ／Ｒや、1回転当たりのＵ，Ｖ，Ｗ信号の繰り返し回数Ｐｎ／Ｒが設定される。さらに、電圧出力、オープンコレクタ出力、ラインドライバ出力、バス出力等の条件が設定される。
　次に、初期設定ユニット１２０は、モータ駆動信号生成機能１２１により、初期設定・調整用メモリ１２４に記録されている初期設定用駆動信号を用いて、対象のモータ５００を駆動する（Ｓ５０３）。そして、MRセンサ出力からインクリメンタルA，B，Z信号を取得する機能１００３により、モータ５００の回転に伴うMRセンサユニット１１１の出力であるインクリメンタルＡ，Ｂ，Ｚ信号（機械角）等を取得し、バッファメモリに保持する（Ｓ５０４）。さらに、エンコーダの分解能設定機能１００１により、取得した信号を設定された分解能に応じて分割する（Ｓ５０５）。次に、仕様設定機能１００２により設定された制御対象のモータの種類を確認し（Ｓ５０６）、ブラシレスDCモータである場合には、A，B，Z信号に基づくＵ，Ｖ，Ｗ信号生成機能１００４により、分割されたＡ，Ｂ，Ｚ信号に基づき、出力条件に応じたＡ，Ｂ，Ｚ信号及びＵ，Ｖ，Ｗ信号のデータ（＝電気角）を生成する（Ｓ５０７）。制御対象のモータがブラシ付きＤＣモータである場合には、出力条件に応じたＡ，Ｂ，Ｚ信号のデータ（電気角）を生成する（Ｓ５０８）。
　次に、生成された信号、例えば、インクリメンタル対応タイプのブラシレスDCモータ用のＡ，Ｂ，Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ｗ信号、又は、ブラシ付きＤＣモータ用のＡ，Ｂ，Ｚ信号が仕様設定機能１００２により設定された設定条件を満たしているかを判定する（Ｓ５０９）。もし、設定条件を満たしていない場合には、設定条件を満たすように、信号の調整処理を行う（Ｓ５１０）。設定条件を満たしている場合、信号変換データ生成機能１００５により、インクリメンタル化されたデータ（電気角）を、信号変換データとして生成し（Ｓ５１１）、この信号変換データを信号変換データの記録（リード／ライト）機能１００７により、不揮発性メモリ１３００に記録して（Ｓ５１２）、インクリメンタルタイプのロータリーエンコーダ１１０Ａとする。
　図６は、信号変換データを使用した、インクリメンタル対応タイプDCモータ用のＡ，Ｂ，Ｚ－Ｕ，Ｖ，Ｗ信号の生成過程の一例を示す図である。図６に示したように、ロータリーエンコーダ１１０のＭＲセンサユニット１１１から得られた、Ｚ信号を基準とするインクリメンタル化されたＡ，Ｂ信号（機械角）が、信号変換データを用いて、Ａ，Ｂ，Ｚ信号に同期するＵ相，Ｖ相，Ｗ相の信号に変換される。例えば、正回転の場合、Ｚ信号の立ち上がりに同期するＡ信号に同期してＵ相の立ち上がりが決定され、このＵ相に対応するのＵ信号のデータがモータの極数に応じて生成される。同様にして、電気角１２０度ごとに位相の異なるＶ，Ｗ信号のデータ（電気角）が生成される。このデータは、モータの一回転すなわちＺ信号単位で、繰り返される駆動用の信号のデータである。
　図５に戻り、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を、初期設定対象のエンコーダ１１０Ａから外し（Ｓ５１３）、初期設定を終了する（Ｓ５１４）。
　図７は、図５の処理で生成され不揮発性メモリに記録される、信号変換データの一例のイメージを示す図である。
　この例では、信号変換データは、ロータリーエンコーダ１１０ＡのＭＲセンサユニットから出力されるＺ信号を基準として、インクリメンタル化されたＡ，Ｂ信号に対応する、Ｕ，Ｖ，Ｗ信号の値を与えるデータがテーブル化されている。例えば、ロータリーエンコーダ１１０Ａから出力されるインクリメンタル値００００００１（不揮発性メモリアドレス００００１２００）のＡ相の信号に対して、Ｕ相はＨ、Ｖ相とＷ相はＬとなっており、インクリメンタル値００００１７６（不揮発性メモリアドレス００００１５５０）のＡ相の信号に対して、Ｕ相はＬ、Ｖ相はＨ、Ｗ相はＬとなっている。
　このように、ロータリーエンコーダ１１０Ａは、ＭＲセンサユニットから出力されるＡ，Ｂ信号の不揮発性メモリのアドレスがわかれば、信号変換データにより、インクリメンタル対応タイプDCモータ用のＵ，Ｖ，Ｗ相の信号のデータを、不揮発性メモリから取得できる。
　図５に戻り、次に、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を、初期設定対象のエンコーダ１１０Ａから外し（Ｓ５１３）、初期設定を終了する（Ｓ５１４）。
　図８は、初期設定を終えたインクリメンタルタイプのロータリーエンコーダ１１０Ａが、装着対象であるインクリメンタル対応タイプのブラシレスＤＣモータ５００に搭載されて使用される状態を示す図である。
　このロータリーエンコーダは、不揮発性メモリ１３００に、図７に示したような信号変換データを保有している。ロータリーエンコーダ１１０Ａでは、ＭＲセンサユニット１１１からのの出力信号であるＡ，Ｂ，Ｚ相の信号（機械角）に基づき、信号変換データ生成機能（インクリメンタル）１２２により、信号変換データを使用して、不揮発性メモリ１３００から初期設定済のＵ，Ｖ，Ｗ信号のデータ（電気角）を直接的に読み出すことができる。そして、インクリメンタル化された、Ａ，Ｂ，Ｚ信号及びＵ，Ｖ，Ｗ信号を、信号送信ユニット１１５，１１６を介して、ブラシレスＤＣモータのドライバ４００に出力する。
　このように、本実施例によれば、初期設定時に、ロータリーエンコーダ１１０の機械角－電気角信号変換ユニット(インクリメンタル)１１２と、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０とを使用して、ロータリーエンコーダ１１０を装着対象のモータに対応した、インクリメンタルタイプのロータリーエンコーダ１１０Ａとして設定できるので、種々のインクリメンタルタイプのＤＣモータの仕様に対応できる、汎用性に優れた、ロータリーエンコーダを提供することができる。
　また、本実施例のロータリーエンコーダ１１０Ａによれば、ＭＲセンサユニットの出力信号に基づき、ＤＣモータ駆動用の信号を取得して、ＤＣモータのドライバ４００に出力することができるので、ＤＣモータの駆動信号を生成するための処理を簡略化しマイコンの負荷を軽減した、安価な、ロータリーエンコーダ１１０Ａを提供することができる。
　次に、図９を参照しながら、初期設定システム１００の機械角－電気角信号変換ユニット（アブソリュート）１２００を用いた、アブソリュート対応の初期設定の処理手順の例について説明する。
　初期設定の開始（Ｓ９００）に際して、初期設定システム１００の初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を、制御対象であるモータ５００内に装着されたロータリーエンコーダ１１０に、コネクタを介して接続する（Ｓ９０１）。次に、初期設定ユニット１２０は、出力設定／切替部１３０で設定される出力条件を受け付ける（Ｓ９０２）。この例では、出力として、アブソリュート信号が選択される。また、エンコーダの分解能設定機能１２０１によりエンコーダの分解能が設定される。
　次に、初期設定ユニット１２０は、モータ駆動信号生成機能１２１により、初期設定・調整用メモリ１２４に記録されている初期設定用駆動信号で、対象のモータを駆動する（Ｓ９０３）。そして、MRセンサ出力からアブソリュートデータを取得するデータ取得機能１２０２により、モータ５００の回転に伴うMRセンサユニットの出力からアブソリュートデータ（機械角）を取得し、バッファメモリに保持する（Ｓ９０４）。さらに、このアブソリュートデータを設定分解能に応じて分割処理し（Ｓ９０５）、シリアル／パラレル変換機能１２０３により、分割されたアブソリュートデータをシリアル、パラレル信号に変換し、アブソリュート駆動信号用データ生成機能１２０４により、出力条件に応じた、駆動信号生成用の制御用アブソリュートデータ（電気角）を生成する（Ｓ９０６）。
　次に、生成された駆動信号生成用のデータが設定条件を満たしているかを判定する（Ｓ９０７）。もし、設定条件を満たしていない場合には、設定条件を満たすように、信号の調整処理を行う（Ｓ９０８）。設定条件を満たしている場合、信号変換データ生成機能１２０５により、信号変換データとして生成する（Ｓ９０９）。
　図１０は、アブソリュート対応タイプDCモータ用の駆動信号生成用の情報の生成過程の一例を示すイメージ図である。ロータリーエンコーダ１１０のＭＲセンサユニット１１１から、図１０の（Ａ）に示したような、アブソリュート信号（機械角）が得られる。図１０の（Ｂ）の信号変換データは、アブソリュート信号（機械角）とアブソリュート信号（電気角）のアドレスの対応関係を与えるものである。例えば、ＭＲセンサユニット１１１の出力値（アドレス）がＮ－Ｍｘ（機械角）の場合、信号変換データに基づき、ロータリーエンコーダの出力値、すなわち駆動信号生成用のデータ（アドレス）は、Ｎ－Ｅｘ（電気角）となる。
　図９に戻り、この信号変換データを、信号変換データの記録（リード／ライト）機能１２００６により、ロータリーエンコーダ１１０の不揮発性メモリ１３００に記録して（Ｓ９１０）、アブソリュートタイプのロータリーエンコーダ１１０Ｂを完成させる。
　次に、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を、初期設定対象のエンコーダ１１０Ｂから外し（Ｓ９１１）、初期設定を終了する（Ｓ９１２）。
　図１１は、初期設定を終えたロータリーエンコーダ１１０Ｂが、アブソリュート対応タイプＤＣモータに搭載されて使用される状態を示す図である。この例では、不揮発性メモリ１３００に、信号変換データを保有するアブソリュートタイプのロータリーエンコーダ１１０Ｂが、ブラシレスＤＣモータ５００に搭載されて使用される。
　ロータリーエンコーダ１１０Ｂでは、ＭＲセンサユニット１１１からのアブソリュート信号（機械角）に基づき、、信号変換データ生成機能（アブソリュート）１２３において、信号変換データを使用して、不揮発性メモリ１３００から初期設定済の駆動信号生成用のデータ（電気角）を直接的に読み出すことができる。この駆動信号生成用のデータは、信号送受信ユニット１１５，１１６を介して、ブラシレスＤＣモータのドライバ４００に出力される。
　このように、本実施例のロータリーエンコーダ１１０Ｂによれば、ＭＲセンサユニット１１１からの出力信号に基づき、初期設定済の駆動信号生成用のアブソリュート信号のデータを不揮発性メモリ１３００から直接的に読み出すことができる。換言すると、ＤＣモータの駆動信号生成用のデータを生成するための処理を簡略化しマイコンの負荷を軽減した、安価な、ロータリーエンコーダを提供することができる。
　また、本実施例によれば、初期設定時に、ロータリーエンコーダ１１０の機械角－電気角信号変換ユニット(アブソリュート)１１３と、初期設定ユニット１２０及び出力設定／切替部１３０を使用して、ロータリーエンコーダ１１０を、アブソリュートタイプのロータリーエンコーダ１１０Ｂに設定できるので、種々のモータ仕様に対応できる、汎用性に優れた、ロータリーエンコーダを提供することができる。
　次に、本発明の汎用型のロータリーエンコーダを６軸の多関節型ロボットに適用した第２の実施例について、図１２を参照しながら説明する。
　多関節型ロボット６００は、ベース部６０２、本体部６１０及びリンクを構成する複数のアーム部（６１３、６１８等）を備えている。本体部６１０内には、多関節型ロボット６００の全体を制御する制御部が設けられている。各関節部はリンクを互いに回動可能に連結されている。ベース部とアーム部は、６つの軸、すなわち、Ｓ（旋回）軸６１１、Ｌ（下腕）軸６１２、Ｕ（上腕）軸６１６、Ｒ（手首旋回）軸６２０、Ｔ（手首回転）軸６２２、Ｂ（手首曲げ）軸６２６を中心にして各々回転させるアクチュエータによって駆動される。これらのアクチュエータは、本発明のロータリーエンコーダ１１０を備えたブラシレスＤＣモータ５００と、各モータの出力軸に接続された減速機構とで構成されている。アーム部の先端には、操作ユニット６２４が設けられている。操作ユニット６２４としては、工具、カメラ、その他を設置することができる。
　Ｓ軸６１１、Ｌ軸６１２、及びＵ軸６１６の駆動には、本発明の機械角－電気角信号変換ユニット(インクリメンタル)１１２を有するロータリーエンコーダ１１０Ａを備えた、インクリメンタル対応のブラシレスＤＣモータ５００を採用する。また、Ｒ軸６２０、Ｔ軸６２２、及びＢ軸６２６の駆動には、本発明のインクリメンタル機械角－電気角信号変換ユニット(アブソリュート)１１3を有するロータリーエンコーダ１１０Ｂを備えた、アブソリュート対応のブラシレスＤＣモータ５００を採用する。
　制御部は、図８や図１１に示した、ロータリーエンコーダ１１０Ａ、１１０ＢとブラシレスＤＣモータのドライバ４００に相当する機能を含んでおり、指令値と負荷及びロータリーエンコーダの出力に基づいて、各アーム部を駆動する。
　本実施例のロータリーエンコーダ１１０Ａ、１１０Ｂを採用した２種類のブラシレスＤＣモータを、６軸の駆動源として使い分けることで、回転範囲の広いベース部と、高い位置決め精度が要求されるアーム部をより適切に制御可能になる。例えば、組み立てラインやチップマウンタに対して、制御特性に優れ、かつ、安価なモータを提供することができる。
　また、２種類のブラシレスＤＣモータは、ＭＲセンサを採用し、かつ、ＤＣモータの駆動用の信号を生成するための処理を簡略化しマイコンの負荷を軽減した、安価な、汎用型のロータリーエンコーダを採用しているので、全体として安価な装置を提供することができる。
　また、本実施例によれば、前記ロータリーエンコーダ初期設定システムを使用して、初期設定時にインクリメンタルタイプのロータリーエンコーダやアブソリュートタイプのロータリーエンコーダに設定できるので、種々のモータ仕様にシステムに柔軟に対応できる、汎用性に優れた、ロータリーエンコーダを提供することができる。
　なお、実施例１で述べた初期設定ユニット及び出力設定／切替部を使用することにより、６軸の駆動源のＤＣモータとして、各軸に要求される個別の駆動条件等に応じて、６個のロータリーエンコーダ、ひいては６個のモータの仕様を全て異なるものとすることも容易である。
　上記各実施例では、コンピュータがメモリに記録されたプログラムを実行することにより、処理を行う場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、プログラムに基づいて動作する演算部の一部又は全部の機能をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用ＬＳＩで構成してもよい。
　本発明によれば、前記ロータリーエンコーダ初期設定システムを使用することにより、各種の産業用機器の駆動源としてのＤＣモータに使用するのに適した、安価な汎用型のロータリーエンコーダを提供することができる。
１００　　ロータリーエンコーダ初期設定システム
１１０　　ロータリーエンコーダ
１１０Ａ　　ロータリーエンコーダ（インクリメンタルタイプ）
１１０Ｂ　　ロータリーエンコーダ（アブソリュートタイプ）
１１１　　MRセンサユニット
１１１０　　マグネット
１１２０　　センサ出力処理ユニット
１１２２Ａ　　第１のＭＲセンサ
１１２２Ｂ　　第２のＭＲセンサ
１１１２３　　ＡＤ変換器
１１１２４　　軸ずれ補正処理部
１１１２５　　センサメモリ
１１１２６　　逆正接演算処理部
１１１２７　　アブソリュート信号生成部
１１１２８　　インクリメンタルＡ相・Ｂ相信号生成部
１１２　　機械角－電気角信号変換ユニット(インクリメンタル)
１１３　　機械角－電気角信号変換ユニット(アブソリュート)
１１４　　エンコーダのメモリ
１１５　　パラレル信号送信ユニット
１１６　　シリアル信号送受信ユニット
１１７　　基板
１２０　　初期設定ユニット
１２１　　モータ駆動信号生成機能
１２２　　信号変換データ生成機能（インクリメンタル）
１２３　　信号変換データ生成機能（アブソリュート）
１２４　　初期設定・調整用メモリ
１３０　　出力設定／切替部
１４０　　電源回路
４００　　モータドライバ1
５００　　ＤＣモータ
５１０　　回転軸
１３００　　不揮発性メモリ

Claims (5)

  1. 　ＤＣモータの回転軸の回転角度の機械角の情報を出力するＭＲセンサユニットと、
    　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用の情報に変換して出力する機械角－電気角信号変換ユニットと、
    　不揮発性メモリとを備えており、
    　前記機械角－電気角信号変換ユニットは、
    　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用のインクリメンタル化された信号に変換する、インクリメンタル対応の機械角－電気角信号変換ユニットと、
    　前記ＭＲセンサユニットの出力情報を前記ＤＣモータ駆動信号生成用のアブソリュート化された信号に変換する、アブソリュート対応の機械角－電気角信号変換ユニットとを有しており、
    　前記不揮発性メモリは、前記ロータリーエンコーダが装着される前記ＤＣモータのタイプに対応した、前記ＭＲセンサユニットの出力情報をＤＣモータ駆動信号生成用の信号に変換するための信号変換データを、初期設定データとして保有しており、
    　前記機械角－電気角信号変換ユニットは、前記ＤＣモータの運転時に、前記ＭＲセンサユニットから出力される前記出力情報を、前記信号変換データに基づき、前記ＤＣモータ駆動信号生成用の信号に変換して出力するように構成されていることを特徴とする汎用型ロータリーエンコーダ。
  2. 　請求項１において、
    　前記インクリメンタル対応の機械角－電気角信号変換ユニットは、
    　前記ロータリーエンコーダが装着される前記ＤＣモータとして、インクリメンタルタイプのブラシレスＤＣモータを対象としており、
    　前記ＭＲセンサユニットの出力情報として、前記ブラシレスＤＣモータの回転角度に対応したＡ，Ｂ，Ｚ信号を取得するように構成され、
    　前記信号変換データとして、前記ＭＲセンサユニットの出力情報である前記Ｚ信号を基準として、前記Ａ，Ｂ信号に対する、前記モータ駆動信号生成用の信号であるＵ，Ｖ，Ｗ信号の値を与えるデータを、前記初期設定データとして保有しており、さらに、
    　前記信号変換データを利用して、取得した前記Ａ，Ｂ，Ｚ信号を、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ信号に変換して出力するように構成されていることを特徴とする汎用型ロータリーエンコーダ。
  3. 　請求項１において、
    　前記アブソリュート対応の機械角－電気角信号変換ユニットは、
    　前記ロータリーエンコーダが装着される前記ＤＣモータとして、アブソリュートタイプのブラシレスＤＣモータを対象としており、
    　前記ＭＲセンサユニットの出力情報として前記ブラシレスＤＣモータの原点位置及び回転角度に対応したアブソリュート信号を取得するように構成され、
    　前記信号変換データとして、前記原点位置を基準とする前記ＭＲセンサユニットの出力情報である前記アブソリュート信号の機械角に対する、前記モータ駆動信号生成用の信号であるアブソリュート信号の電気角の値を与えるデータを、前記初期設定データとして保有しており、さらに、
    　前記信号変換データを利用して、前記アブソリュート対応の機械角の信号を、前記原点位置を基準とする前記電気角のアブソリュート信号のデータに変換して出力するように構成されていることを特徴とする汎用型ロータリーエンコーダ。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記信号変換データは、前記ＤＣモータの初期設定時に、前記ロータリーエンコーダに接続された初期設定ユニットと前記ＭＲセンサユニットとを含む初期設定システムを使用して、前記ＤＣモータの構成に対応するデータとして生成され、前記不揮発性メモリに記録された前記初期設定データであり、
    　前記初期設定ユニットは、前記ＤＣモータの構成に関するデータを入力し、前記ロータリーエンコーダのデータの出力形式を選択するための出力設定／切替部を備えており、
    　前記初期設定ユニットは、前記ＤＣモータの初期設定終了に伴い、前記ロータリーエンコーダから外されるように構成されていることを特徴とする汎用型ロータリーエンコーダ。
  5. 　請求項４において、
    　前記初期設定ユニットは、
    　前記ロータリーエンコーダが装着される前記ＤＣモータが、インクリメンタルタイプのブラシレスＤＣモータである場合、
    　前記出力設定／切替部からの入力情報に基づき、前記ロータリーエンコーダが装着される前記ブラシレスＤＣモータを駆動するための前記Ｕ，Ｖ，Ｗ信号の値を与える、前記信号変換データを、前記初期設定データとして生成し、前記不揮発性メモリに記録する機能を有することを特徴とする汎用型ロータリーエンコーダ。
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