JP2011134050A - 駆動装置、駆動方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御対象などの停止位置精度を向上させる。
【解決手段】駆動装置（１Ａ）は、回転駆動する駆動部(１０)と、駆動部(１０)の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器（３０）と、駆動部(１０)の駆動出力軸に接続された減速機(２０)と、減速機(２０)の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器（４０）と、駆動部（１０）を制御する制御部(５００Ａ)と、を含んで構成される駆動装置（１Ａ）であって、第１の位置検出器（３０）と第２の位置検出器（４０）と制御部(５００Ａ)との間において第１の位置情報と前記第２の位置情報とを伝達する伝送路(２００Ａ)を備え、制御部(５００Ａ)は、位置要求信号に対して互いに同期して検出させた第１の位置情報と記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を用いて駆動部(１０)を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速機付き駆動装置、駆動方法、及び装置に関する。

例えば、ロボットのアーム部など（例、アーム、関節や指など）を駆動させる駆動装置は、制御対象の回転角度位置を制御する場合、モーターの出力軸に設けられたエンコーダによって検出された回転角度位置情報に基づいて制御される。また、複数の制御対象が設けられた場合には、その複数の制御対象を制御する主制御部は、それぞれの制御対象に設けられたエンコーダに対し個別にリクエスト信号（REQ）を送信し、それらのリクエスト信号に応じて出力される位置情報をそれぞれ受信していた（例えば、特許文献１参照）。

特許３５５０４４２号公報

また、例えば、モーターの出力軸に取り付けられる第１のエンコーダと減速機の出力軸に取り付けられる第２のエンコーダとを用いて、制御対象を駆動する駆動装置は、第１のエンコーダによってモーターの位置情報を検出し、第２のエンコーダによってモーターの回転数量を検出する構成であった。この場合、該駆動装置の制御部は、第１のエンコーダ及び第２のエンコーダに対して互いに別のリクエスト信号を送信していた。このため、該駆動装置においては、第１のエンコーダと第２のエンコーダとがそれぞれ検出する位置情報の同時性は必要なかった。また、近年においては、駆動装置の用途拡大などに伴い、制御対象などの停止位置精度を向上させる要求が高まっているという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、制御対象などの停止位置精度を向上させる駆動装置、駆動方法、及び装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記駆動部を制御する制御部と、を含んで構成される駆動装置であって、前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器と前記制御部との間において前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを伝達する伝送路を備え、前記制御部は、位置要求信号に対して互いに同期して検出させた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を用いて前記駆動部を制御することを特徴とする駆動装置である。

また、本発明の別態様は、回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記駆動部を制御する制御部と、前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器と前記制御部との間で前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを伝達する伝送路と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、前記制御部から発信された位置要求信号に対して互いに同期して検出させた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を用いて前記駆動部を制御する過程を有することを特徴とする駆動方法である。

また、本発明の別態様は、アーム部を駆動させる駆動装置を備える装置であって、前記駆動装置は、本発明の実施態様の駆動装置である、ことを特徴とする装置である。

本発明によれば、制御対象などの停止位置精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による制御部５００Ａが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による制御部５００Ｂが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態による駆動装置（１Ａ〜１Ｂ）を備える多軸駆動形ロボットアームの構成を示す概略ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
図１に示される駆動装置１Ａは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３０（第１の位置検出器）、出力軸エンコーダ４０（第２の位置検出器）、伝送路２００Ａ及び制御部５００Ａを備え、負荷３００を駆動する。また、本実施形態では、モーター１０、減速器２０を含んだ範囲を制御対象１００Ａとする。

駆動装置１Ａにおけるモーター１０は、制御電流が供給され、その値に応じた出力トルクを発生し、出力軸１０ａを有する電機子を回転させる。その制御電流は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）などの一般的な駆動方法によって制御される。
減速器２０は、モーター１０の出力軸１０ａに接続され、その出力軸１０ａと共に転回する入力軸と、入力軸の回転を内部の伝達機構を介して減速して回転する出力軸２０ａと、を備える。減速器２０は、入力軸に加えられた回転を所望の減速比Ｎ（例えば、N=5〜200程度）で減速することにより、トルクを増加させて出力軸２０ａ（減速出力軸）を回転させる。減速器２０の出力軸２０ａに接続される負荷３００は、変換されたトルクの供給を受ける。例えば、負荷３００は、産業用ロボットのアームなどである。

入力軸エンコーダ３０は、減速器２０の入力側に設けられ、モーター１０（駆動部）の出力軸１０ａ（駆動出力軸）と共に転回する減速器２０の入力軸の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）を生成する。
入力軸エンコーダ３０の一態様を以下に説明する。モーター１０の出力軸１０ａと共に転回する符号板３１に設けられたパターンを検出器３２が検出する。検出されたパターンに基づいて信号処理部３３が位置情報を生成して、接続される伝送路２００Ａに該位置情報を出力する。
符号板３１に設けられるパターンは、検出器３２と符号板３１との位置関係を絶対位置として示すもの（例、アブソリュートパターン）、又は同一の形状の指標を等間隔に配置したもの（例、インクリメンタルパターン）などである。
検出された位置情報の出力は、制御部５００Ａからの要求に応じて行われる。

出力軸エンコーダ４０は、減速器２０の出力側に設けられ、減速器２０の出力軸２０ａ（減速出力軸）の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を生成する。
出力軸エンコーダ４０の一態様を以下に説明する。減速機２０の出力軸２０ａと共に転回する符号板４１に設けられたパターンを検出器４２が検出する。検出されたパターンに基づいて信号処理部４３が位置情報を生成して、接続される伝送路２００Ａに該位置情報を出力する。
符号板４１に設けられるパターンには、検出器４２と符号板４１との位置関係を絶対位置として示すもの（例、アブソリュートパターン）、又は同一の形状の指標を等間隔に配置したもの（例、インクリメンタルパターン）などである。
検出された位置情報の出力は、制御部５００Ａからの要求に応じて行われる。

伝送路２００Ａは、入力軸エンコーダ３０、出力軸エンコーダ４０及び制御部５００Ａとの間に設けられる。例えば、伝送路２００Ａは、入力軸エンコーダ３０、出力軸エンコーダ４０及び制御部５００Ａの接続を、ＥＩＡ規格 ＲＳ−４２２／ＲＳ−４８５などに準じたバス型の接続形態で接続することができる。つまり、入力軸エンコーダ３０の信号処理部３３と出力軸エンコーダ４０の信号処理部４３とは、伝送路２００Ａにバス型の接続形態で接続される。
伝送路２００Ａは、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とに対して制御部５００Ａから供給される制御信号（位置要求信号）を伝達する。また、伝送路２００Ａは、入力軸エンコーダ３０が検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）、及び、出力軸エンコーダ４０が検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を制御部５００Ａに伝達する。

制御部５００Ａは、内部に入力部、信号処理部、モーター制御部、及び、計時部を備える。制御部５００Ａは、計時部が生成する基準クロックに応じて、駆動装置１Ａを駆動する制御サイクルの処理を行う。制御部５００Ａにおける入力部は、上位の制御装置からの指令値の供給を受ける。その指令値に応じて、信号処理部は、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とに対して、少なくとも回転角度位置情報の取得と取得した回転角度位置情報の出力とを指示する位置要求信号を送出する。また、制御部５００Ａは、送出した位置要求信号に応じた回転角度位置情報の応答を入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とから受信する。制御部５００Ａのモーター制御部は、取得した回転角度位置情報（第１の位置情報と第２の位置情報）に応じて、モーター１０を駆動する電流を制御する。
例えば、制御部５００Ａは、第1の位置情報に基づいてモーター１０の電流制御、速度制御を行い、第２の位置情報に基づいて負荷５０（アーム）の位置制御を行う（フルクローズドループ制御）。この場合、制御部５００Ａは、その制御サイクルにおける各回転角度位置情報（第１の位置情報及び第２の位置情報）を確定する時刻について、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とで同期させることにより、駆動装置１Ａにおける制御系の安定度を向上させることができる。
また、本実施形態における駆動装置１Ａは、制御部５００Ａが生成した位置要求信号に応じて、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とが回転角度位置情報を取得してから、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とから供給される回転角度位置情報を判定するまでの時間を短くすることにより、駆動装置１Ａにおける制御系の安定度を高めることができる。

本実施形態に示す駆動装置１Ａにおいて、位置要求信号と、回転角度位置情報を含んだ応答信号などの信号とは、所定のフォーマットを基に構成される。
例えば、そのフォーマットは、信号の種別を示すヘッダ情報部ＣＨと、信号に含んで送る情報を示す送出情報部ＣＤとを備える。該フォーマットを用いた送信では、ヘッダ情報部ＣＨが先に送信され、ヘッダ情報部ＣＨが送信された後に続けて送出情報部ＣＤが送信される。
本実施形態における位置要求信号は、「位置要求信号」を示すコードをヘッダ情報部ＣＨに含み、要求先のエンコーダを示す識別情報（アドレス情報など）を送出情報部ＣＤに含んで形成される。
本実施形態における回転角度位置情報は、「応答信号」を示すコードをヘッダ情報部ＣＨに含み、応答したエンコーダが検出した回転角度位置情報を送出情報部ＣＤに含めて形成される。

次に、図２を参照し、図１に示した駆動装置１Ａにおいて制御部５００Ａが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示す。
図２は、制御部５００Ａが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示すタイミングチャートである。
この図２は、所定の周期（例えば、１００マイクロ秒）に基づき繰り返して検出処理が行われる回転角度位置情報の検出の１回分の処理を示す。

制御部５００Ａ（ＣＯＮＴ）は、入力軸エンコーダ３０（ＥＮＣＡ）に対し、「位置要求信号」を示すコードを含んだ位置要求信号（ＲＥＱ−１）の送信を開始する（時刻ｔ１）。
制御部５００Ａ（ＣＯＮＴ）は、「位置要求信号」を示すコードを含むヘッダ情報部ＣＨの送信を行い終え（時刻ｔ２）、続けて入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０（ＥＮＣＢ）とを示す識別子を含む送出情報部ＣＤを送信し、位置要求信号の送信を完了する（時刻ｔ３）。
位置要求信号（ＲＥＱ−１）に含まれる位置情報の取得と応答との要求を検出した入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とは、予め定められた第１遅延時間（例えば５マイクロ秒）の経過後に、それぞれ回転角度位置情報の取得を行う。回転角度位置情報の取得がそれぞれ行われた後、入力軸エンコーダ３０は検出した第１の位置情報（ＰＤＡ−１）をLSB（Least Significant Bit）側から制御部５００Ａに送信する（時刻ｔ４）。また、出力軸エンコーダ４０は、入力軸エンコーダ３０から制御部５００Ａへの通信状態を監視する。

制御部５００Ａが入力軸エンコーダ３０からの第１の位置情報（ＰＤＡ−１）を取得すると（時刻ｔ５）、出力軸エンコーダ４０は、入力軸エンコーダ３０から制御部５００Ａへの通信完了を検出する。出力軸エンコーダ４０は、その通信完了を検出してから予め定められた第２遅延時間（例えば１マイクロ秒）の経過後に、検出した第２の位置情報（ＰＤＡ−２）を制御部５００Ａに送信する（時刻ｔ６）。制御部５００Ａは、出力軸エンコーダ４０から第２の位置情報（ＰＤＡ−２）を取得することによって、この制御サイクルにおける回転角度位置情報を取得する処理が完了する（時刻ｔ７）。制御部５００Ａは、取得した回転角度位置情報に基づいてモーター１０の制御を行う。

なお、本実施形態における駆動装置１Ａは、第１遅延時間を定めることにより、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とにおけるそれぞれの位置情報取得を並行して行うことができ、それぞれの位置情報の取得を互いに同期させることができる。例えば、第１遅延時間を定めない場合（例、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０との応答性に差がある場合）に、それぞれの位置情報の検出に時間差が生じることになる。本実施形態における駆動装置１Ａは、この第１遅延時間を定めることにより、位置要求信号の検出能力の差によって生じる時間差を低減することができる。これにより、本実施形態における駆動装置１Ａは、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とにおける位置情報の取得を同期させて行えることから、位置制御、速度制御の演算処理の変数として用いる位置情報に含まれる誤差を少なくできる。本実施形態における駆動装置１Ａは、演算処理結果の精度を高めることができ、出力軸２０ａ又は負荷３００の停止位置制御の精度を向上させることができる。
また、出力軸エンコーダ４０は、位置情報の送信を入力軸エンコーダ３０より遅れて送信する。出力軸エンコーダ４０は入力軸エンコーダ３０の出力状況を監視するので、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とが同時に信号（例、位置情報）を制御部５００Ａに出力する状態を回避できる。従って、それぞれのエンコーダ（入力軸エンコーダ３０及び出力軸エンコーダ４０）が、信号を出力するタイミングが干渉することはない。そのため、本実施形態における駆動装置１Ａは、互いの信号が干渉することによる再送などを行う必要がなく、位置情報の検出周期や検出時間を短縮することが可能となる。

なお、駆動装置１Ａの制御部５００Ａは、１つの制御対象１００Ａを制御する形態を示したが、制御対象１００Ａと同様な構成の制御対象１００Ａ−２を制御することとしても良い。制御部５００Ａは、制御対象１００Ａと制御対象１００Ａ−２の状態取得を並行して行うことも可能である。さらに、制御部５００Ａは、位置要求信号（ＲＥＱ−１）の送信を同期化することにより、制御対象１００Ａと制御対象１００Ａ−２との状態取得を同期化することができる。

上述のように、本実施形態における制御部５００Ａは、第２の位置情報に基づいてフルクローズドループ制御を行うことが可能となる。フルクローズドループ制御は、減速機４０の出力軸２０ａの回転角度位置に基づいて位置制御を行うことができるので、出力軸２０ａ又は負荷３００の停止位置精度を向上させることができる。また、本実施形態の駆動装置１Ａは、減速機４０の出力軸２０ａの回転角度位置の取得に併せ、モーター３０の出力軸１０ａの回転状態の取得を同期して行えることにより、それらの取得した情報に基づいて位置制御を行うことができる。制御部５００Ａは、第２の位置情報より先に受信した第１の位置情報に基づいて、モーター１０の速度制御を行う。
また、例えば、多関節型の産業用ロボットのように、それぞれの関節に本実施形態に示す駆動装置１Ａが設けられた場合に、制御部５００Ａは、状態の検出品質を高めることができることから、制御系の安定性及び応答性改善に貢献できる。
また、本実施形態における駆動装置１Ａは、上述の第１の位置情報と第２の位置情報とにおける検出のタイミングを同期させることができる、又は上述の第１の位置情報と第２の位置情報との検出を時間的に同期させることができる。

（第２実施形態)
図３は、本実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
図３に示される駆動装置１Ｂは、モーター１０、減速器２０、入力軸エンコーダ３０Ｂ、出力軸エンコーダ４０Ｂ、伝送路２００Ｂ、２１０Ｂ及び制御部５００Ｂを備え、負荷３００を駆動する。図１と同じ構成には同じ符号を付す。

制御対象１００Ｂにおける入力軸エンコーダ３０Ｂは、減速器２０の入力側に設けられ、モーター１０（駆動部）の出力軸１０ａ（駆動出力軸）と共に転回する減速器２０の入力軸の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）を生成する。
モーター１０の出力軸１０ａと共に転回する符号板３１に設けられたパターンを検出器３２が検出する。検出されたパターンに基づいて信号処理部３３Ｂが位置情報を生成して、接続される伝送路２００Ｂに該位置情報を出力する。検出された位置情報の出力は、制御部５００Ｂからの要求に応じて行われる。

入力軸エンコーダ３０Ｂは、制御部５００Ｂから送信された位置要求信号を検出すると、検出器３２によって位置情報を取得する。また、入力軸エンコーダ３０Ｂは、出力軸エンコーダ４０Ｂに対して位置要求信号を送信し、出力軸エンコーダ４０Ｂから送信される応答を取得する。入力軸エンコーダ３０Ｂは、検出器３２から取得した位置情報（第１の位置情報）を出力軸エンコーダ４０Ｂから送信された応答によって取得した位置情報（第２の位置情報）より先に制御部５００Ｂに対して送信し、続けて第２の位置情報を制御部５００Ｂに送信する。
つまり、入力軸エンコーダ３０Ｂにおける信号処理部３３Ｂは、出力軸エンコーダ４０Ｂと制御部５００Ｂとに対してそれぞれ独立に通信する２つの通信処理部を備える。それらの通信処理部は、伝送路２１０Ｂと２００Ｂとにそれぞれ接続されている。信号処理部３３Ｂは、制御部５００Ｂからの位置要求信号に応じて、検出器３２から位置情報を取得するとともに、出力軸エンコーダ４０Ｂに対する位置要求信号を生成し、該位置要求信号を出力する。また、信号処理部３３Ｂは、それらの位置要求信号に応じた位置情報をそれぞれ取得する。信号処理部３３Ｂは、取得したそれぞれの位置情報を、第１の位置情報、第２の位置情報の順に制御部５００Ｂに送信する。

出力軸エンコーダ４０Ｂは、減速器２０の出力側に設けられ、減速器２０の出力軸２０ａ（減速出力軸）の回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を生成する。
減速機２０の出力軸２０ａと共に転回する符号板４１に設けられたパターンを検出器４２−１が検出する。検出されたパターンに基づいて信号処理部４３が位置情報を生成して、接続される伝送路２１０Ｂに該位置情報を出力する。検出された位置情報の出力は、入力軸エンコーダ３０Ｂからの要求（例、位置要求信号）に応じて行われる。

伝送路２００Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂ及び制御部５００Ｂとの間に設けられる。例えば、伝送路２００Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂ及び制御部５００Ｂの接続を、ＥＩＡ規格 ＲＳ−４２２／ＲＳ−４８５などに準じた１対１接続型又はバス型の接続形態で接続することができる。つまり、入力軸エンコーダ３０Ｂの信号処理部３３Ｂは、伝送路２００Ｂに接続される。
伝送路２００Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂに対して制御部５００Ｂから送信される制御信号（位置要求信号）を伝達する。また、伝送路２００Ｂは、入力軸エンコーダ３０が検出した回転角度位置情報（第１の位置情報）、及び、出力軸エンコーダ４０Ｂが検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を制御部５００Ｂに伝達する。

伝送路２１０Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂ及び出力軸エンコーダ４０Ｂの間に設けられる。例えば、伝送路２１０Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂ及び出力軸エンコーダ４０Ｂの接続を、ＥＩＡ規格 ＲＳ−４２２／ＲＳ−４８５などに準じた１対１接続型又はバス型の接続形態で接続することができる。つまり、入力軸エンコーダ３０Ｂの信号処理部３３Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂの信号処理部４３Ｂとは、伝送路２１０Ｂによって接続される。
伝送路２１０Ｂは、出力軸エンコーダ４０Ｂに対して、入力軸エンコーダ３０Ｂが生成した制御信号（第２位置要求信号）を伝達する。また、伝送路２１０Ｂは、出力軸エンコーダ４０Ｂが検出した回転角度位置情報（第２の位置情報）を入力軸エンコーダ３０Ｂに伝達する。なお、入力軸エンコーダ３０Ｂが生成した制御信号（第２位置要求信号）は、制御部５００Ｂから送信される制御信号（位置要求信号）に基づいて生成される。

制御部５００Ｂは、内部に入力部、信号処理部、モーター制御部、及び、計時部を備える。制御部５００Ｂは、計時部が生成する基準クロックに応じて、駆動装置１Ａを駆動する制御サイクルの処理を行う。制御部５００Ｂにおける入力部は、上位の制御装置からの指令値の供給を受けつける。その指令値に応じて、制御部５００Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂに対して、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとの回転角度位置情報の取得と、取得した回転角度位置情報の出力と、を指示する位置要求信号を送信する。また、制御部５００Ｂは、送信した位置要求信号に応じた回転角度位置情報を入力軸エンコーダ３０Ｂから受信する。制御部５００Ｂのモーター制御部は、取得した回転角度位置情報（第１の位置情報と第２の位置情報）に応じて、モーター１０を駆動する電流を制御する。
制御部５００Ｂは、第1の位置情報に基づいてモーター１０の電流制御、速度制御を行い、第２の位置情報に基づいて負荷３００（アーム）又は出力軸２０ａの位置制御を行う。この場合、制御部５００Ｂは、その制御サイクルにおける各回転角度位置情報（第１の位置情報及び第２の位置情報）を確定する時刻について、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとで同期させることにより、駆動装置１Ｂにおける制御系の安定度を向上させることができる。
また、本実施形態における駆動装置１Ｂは、制御部５００Ｂが生成した位置要求信号に応じて、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とが回転角度位置情報を取得してから、入力軸エンコーダ３０と出力軸エンコーダ４０とから送信される回転角度位置情報を判定するまでの時間を短くすることにより、駆動装置２における制御系の安定度を高めることができる。

本実施形態に示す駆動装置１Ｂにおいて、位置要求信号と、回転角度位置情報を含んだ応答信号などの信号とは、所定のフォーマットにしたがって構成される。
そのフォーマットの例は、第１実施形態を参照する。

次に、図４を参照し、図３に示した駆動装置１Ｂにおいて、制御部５００Ｂが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示す。
図４は、制御部５００Ｂが回転角度位置情報を取得する処理の過程を示すタイミングチャートである。
この図４は、所定の周期（例えば、１００マイクロ秒）に基づき繰り返して検出処理が行われる回転角度位置情報の検出の１回分の処理を示す。

制御部５００Ｂ（ＣＯＮＴ）は、入力軸エンコーダ３０（ＥＮＣＡ）に対し、「位置要求信号」を示すコードを含む位置要求信号（ＲＥＱ−１）の送信を開始する（時刻ｔ１）。
制御部５００Ｂ（ＣＯＮＴ）は、「位置要求信号」を示すコードを含むヘッダ情報部ＣＨの送信送出を完了する。このとき、入力軸エンコーダ３０Ｂは、ヘッダ情報部ＣＨを受信した場合、出力軸エンコーダ４０Ｂに対して第２位置要求信号（ＲＢ−１）の送信を開始する（時刻ｔ２）。続けて、制御部５００Ｂ（ＣＯＮＴ）は、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとを示す識別子を含む送出情報部ＣＤを送信し、位置要求信号の送信を完了する。また、入力軸エンコーダ３０Ｂは、出力軸エンコーダ４０Ｂに対する第２位置要求信号（ＲＢ−１）の送信を完了する。入力軸エンコーダ３０Ｂは、供給される位置要求信号（ＲＥＱ−１）のフォーマットの長さを予め定められる値に定め、そのフォーマットの長さに応じた情報を入力軸エンコーダ３０Ｂの内部に記憶させる。入力軸エンコーダ３０Ｂは、記憶されたフォーマットの長さに関する情報を参照することにより、位置要求信号（ＲＥＱ−１）の送信が終了するタイミングを判定できる。そして、入力軸エンコーダ３０Ｂは、位置要求信号（ＲＥＱ−１）の終了タイミングに合わせて第２位置要求信号（ＲＢ−１）の送信を完了する。このように、入力軸エンコーダ３０Ｂは、位置要求信号（ＲＢ−１）のフォーマットの長さを変更することにより、２つの要求信号（ＲＢ−１、ＲＥＱ−１）を同期して終了させることができる（時刻ｔ３）。
位置要求信号（ＲＥＱ−１）を受信した入力軸エンコーダ３０Ｂと第２位置要求信号（ＲＢ−１）を受信した出力軸エンコーダ４０Ｂとは、予め定められた第１遅延時間（例えば５マイクロ秒）の経過後に、それぞれ回転角度位置情報の取得を行う。回転角度位置情報の取得がそれぞれ行われた後、入力軸エンコーダ３０Ｂは、検出した第１の位置情報をLSB側から制御部５００Ｂに供給する。また、出力軸エンコーダ４０Ｂは、検出した第２の位置情報をLSB側から入力軸エンコーダ３０Ｂに送信する。（時刻ｔ４）。

出力軸エンコーダ４０Ｂは第２の位置情報の送信を終了し、入力軸エンコーダ３０は、出力軸エンコーダ４０Ｂが検出した第２の位置情報を取得する（時刻ｔ５）。
第２の位置情報を取得した入力軸エンコーダ３０Ｂは、制御部５００Ｂに対する第１の位置情報の送信が完了した後に、続けて第２の位置情報の送信を開始する（時刻ｔ６)。
制御部５００Ｂは、第１の位置情報と入力軸エンコーダ３０Ｂを経由した第２の位置情報とを取得することによって、この制御サイクルにおける位置情報を取得する処理を完了する（時刻ｔ７）。制御部５００Ｂは、取得した回転角度位置情報に基づいてモーター１０の制御を行う。

なお、本実施形態における駆動装置１Ｂは、第１遅延時間を定めることにより、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとにおける位置情報の取得を互いに同期することができる。例えば、第１遅延時間を定めない場合（例、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとの応答性に差がある場合）、それぞれの位置情報の検出に時間差が生じることが想定される。本実施形態における駆動装置１Ｂは、この第１遅延時間を定めることにより、位置要求信号の検出能力の差によって生じる時間差を低減することができる。
また、出力軸エンコーダ４０Ｂは、位置情報の送信を入力軸エンコーダ３０Ｂより遅れて送信する。出力軸エンコーダ４０Ｂが入力軸エンコーダ３０Ｂの出力状況を監視することにより、本実施形態における駆動装置１Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂと出力軸エンコーダ４０Ｂとが同時に信号（例、位置情報）を制御部５００Ｂに出力する状態を回避できる。
また、本実施形態における駆動装置１Ｂは、入力軸エンコーダ３０Ｂがヘッダ情報部ＣＨの受信供給を検出後に、入力軸エンコーダ３０Ｂが出力軸エンコーダ４０Ｂに対して第２位置要求信号（ＲＢ−１）の送信を開始することにより、出力軸エンコーダ４０Ｂへの位置情報検出の通知時刻を早めることができ、出力軸エンコーダ４０Ｂにおける位置情報取得のための準備時間を確保することが可能となる。

なお、駆動装置１Ｂの制御部５００Ｂは、１つの制御対象１００Ｂを制御する形態を示したが、制御対象１００Ｂと同様な構成の制御対象１００Ｂ−２を制御することとしても良い。制御部５００Ｂは、制御対象１００Ｂと制御対象１００Ｂ−２との状態取得を並行して行うことも可能である。さらに、制御部５００Ｂは、位置要求信号（ＲＥＱ−１）の送出を同期化することにより、制御対象１００Ｂと制御対象１００Ｂ−２との状態取得を同期化することができる。

また、例えば、多関節型の産業用ロボットのように、それぞれの関節に本実施形態に示す駆動装置１Ｂが設けられた場合に、制御部５００Ｂは、状態の検出品質を高めることができることから、制御系の安定性及び応答性改善に貢献できる。また、本実施形態における駆動装置１Ｂは、出力軸２０ａ又は負荷３００の停止位置の精度を確保することが可能となる。
また、本実施形態における駆動装置１Ｂは、上述の第１の位置情報と第２の位置情報とにおける検出のタイミングを同期させることができる、又は上述の第１の位置情報と第２の位置情報との検出を時間的に同期させることができる。

（第３実施形態）
以下、図５を参照して、本実施形態の装置について説明する。図５は、本実施形態における駆動装置（１Ａ又は１Ｂ）を備える多軸駆動形ロボットアームの構成を示す概略ブロック図である。以降の説明において、多軸駆動形ロボットアームをアーム制御装置（装置）として説明する。

本実施形態の説明においては、図５に示すように、一例として、アーム制御装置８００が、本実施形態における２つの駆動装置１Ａを備えている場合について説明する。また、図５に示すように、アーム制御装置８００が、２つのアーム部８０１と８０２（第１のアーム部と第２のアーム部）とを備えている場合について説明する。

この場合、一方の駆動装置１Ａ−１はアーム部８０２を駆動させ、他方の駆動装置１Ａ−２はアーム部８０２に設けられてアーム部８０１を駆動させる。駆動装置１Ａ−１は、支柱８０３を介して台座８０４に固定されている。この台座８０４は、例えば車輪などを備えており、水平方向に移動可能であってもよい。

なお、駆動装置１Ａ−２と接続されない側のアーム部８０１の端部は、例えば、作業対象に対して機械的な作用を生じさせる手先部（エンドエフェクタ（End Effector）部）が備えられる。この手先部とは、例えば、作業対象を挟持する挟持部、作業対象を溶接する溶接部、作業対象を切断する切断部、又は、作業対象であるネジやボルトを開閉する開閉部などのことである。なお、アーム部８０１自体が、このような手先部そのものであってもよい。このような手先部を備えるアーム制御装置８００は、例えば、マニピュレータである。

また、図５に示すように、アーム制御装置は主制御装置８０５を備えている。この主制御装置８０５は、信号線８０８を介して入力された駆動装置１Ａ−１と１Ａ−２との回転角度位置に基づいて、駆動装置１Ａ−１と１Ａ−２とを制御する。これにより、アーム部８０１と８０２との回転角度位置が制御され、アーム部８０１の端部に備えられる手先部の位置が制御される。なお主制御装置８０５は、制御線８０９を介して、駆動装置１Ａ−１と１Ａ−２とを制御する。また、この主制御装置８０５は、制御線８０９を介して、手先部を制御してもよい。

なお、駆動装置１Ａ−１と１Ａ−２として複数の駆動装置を示したが、第１、第２実施形態として示したように、共通の制御装置５００Ａ又は５００Ｂに接続される複数の制御対象（１００Ａと１００Ａ−２、１００Ｂと１００Ｂ−２）として構成してもよい。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

１Ａ 駆動装置
１０ モーター
２０ 減速器
３０ 入力軸エンコーダ
４０ 出力軸エンコーダ
２００Ａ 伝送路
５００Ａ 制御部

Claims (10)

1. 回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記駆動部を制御する制御部と、を含んで構成される駆動装置であって、
   前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器と前記制御部との間において前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを伝達する伝送路を備え、
   前記制御部は、位置要求信号に対して互いに同期して検出させた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を用いて前記駆動部を制御する
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記制御部は、前記第２の位置情報に基づいてフルクローズドループ制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御部は、前記位置要求信号に対して前記第１の位置情報に続いて前記第２の位置情報を受信する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第１の位置検出器は、前記制御部が発信する前記位置要求信号に対し、前記第１の位置情報を前記第２の位置情報より先に前記伝送路に出力し、
   前記第２の位置検出器は、前記第１の位置情報が前記伝送路に出力された後に、前記第２の位置情報を前記伝送路に出力する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記第1の位置検出器は、前記制御部から受信した前記位置要求信号に応じて、前記第１の位置情報を取得するとともに、前記第２の位置検出器へ第２位置要求信号を発信し、
   前記第２の位置検出器は、前記第２位置要求信号に応じて、前記第２の位置情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動装置。
6. 前記制御部は、前記第２の位置情報より先に受信した前記第１の位置情報に基づいて、前記駆動部の速度制御を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動装置。
7. 前記第１の位置検出器は、前記駆動出力軸に取り付けられ、
   前記第２の位置検出器は、前記減速出力軸に取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の駆動装置。
8. 回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動出力軸の回転角度位置を検出し第１の位置情報を生成する第１の位置検出器と、前記駆動部の駆動出力軸に接続された減速機と、前記減速機の減速出力軸の回転角度位置を検出し第２の位置情報を生成する第２の位置検出器と、前記駆動部を制御する制御部と、前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器と前記制御部との間で前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを伝達する伝送路と、を含んで構成される駆動装置の駆動方法であって、
   前記制御部から発信された位置要求信号に対して互いに同期して検出させた前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とのうち少なくとも一方を用いて前記駆動部を制御する過程を有する
   ことを特徴とする駆動方法。
9. 前記第１の位置情報と前記第２の位置情報とを連続して前記伝送路に出力する過程を有する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の駆動方法。
10. アーム部を駆動させる駆動装置を備える装置であって、
    前記駆動装置は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の駆動装置である
    ことを特徴とする装置。
    

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