JP2017181235A - モータシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータシステム1は、モータ1aと、モータ1aの回転軸の回転数および絶対角度位置を検出する多回転アブソリュート形エンコーダ4とを有している。多回転アブソリュート形エンコーダ4は、回転軸の1回転周期内における絶対角度位置を検出する絶対角度位置検出装置5と、モータ1aの回転数を記憶しておく記憶素子8を有している。従って、多回転アブソリュート形エンコーダ4は、回転軸の多回転位置を検出することができる。また、モータ1aは、回転軸と一体に回転する歯車型ブレーキホイール、歯車型ブレーキホイールの歯と係合可能な係合部材、および制動時に歯と前記係合部材とを係合させるアクチュエータを備えたブレーキ機構3を有している。
【選択図】図2
Description
けばよいので、バックアップ用電池の寿命が長い。また、記憶素子が不揮発性メモリであれば、記憶素子のバックアップ用電池が不要である。
ても、簡単な処理で回転軸の位置を正確な位置に補正することができる。
図1は、本発明を適用したモータシステムの断面図である。図2は、図1に示すモータシステムのブロック図である。図3は、図1に示すモータシステムのブレーキ機構に用いた歯車型ブレーキボイールの説明図である。図4は、図1に示すモータシステムに用いた絶対角度エンコーダの説明図である。
図3は、図1に示すブレーキ機構3に用いた歯車型ブレーキホイール31の説明図である。図4は、図3に歯車型ブレーキホイール31を利用して構成した絶対位置エンコーダ7の説明図である。
図5は、図4に示す絶対位置エンコーダ7で得られる出力の説明図である。図3および図4に示すように、絶対位置エンコーダ7は、磁極N、Sが周方向に配置された永久磁石70と、永久磁石70と対向する磁気センサ素子75とを有しており、永久磁石70は、回転軸26と一体に回転する。本形態において、永久磁石70は、歯車型ブレーキホイール31に設けられていることにより、回転軸26と一体に回転する。
範囲に4極ずつ、計8極が等角度間隔に形成されている。
図6は、図1に示すモータシステム1での絶対角度位置の決定方法の具体的構成を示す説明図である。なお、図6には、絶対位置エンコーダ7によって検出した絶対角度位置1、2・・m−1、m、m+1の各周期において、インクリメンタル形エンコーダ6からの出力をアップダウンカウンタでカウントするとともに、各周期毎にクリアする様子を示してある。
このように本形態のモータシステム1では、記憶素子8によってモータ1aの回転数が
記憶されているため、モータ1aの停止中、絶対角度位置検出装置5を駆動しなくても、モータ1aを起動した際の回転軸26の多回転位置を検出することができる。さらに、ブレーキ機構3では、歯車型ブレーキホイール31の歯310に係合部材32が係合するため、停止中、回転軸26の回転が阻止される。このため、モータ1aの回転数が、停止以降、記憶素子8によって記憶されているモータ1aの回転数から変動しない。従って、モータ1aの停止中、絶対角度位置検出装置5を駆動しなくても、モータ1aを再び起動した際、回転軸26の多回転位置を検出することができる。また、モータ1aの停止中、記憶素子8に回転軸の回転数を記憶させておけばよいので、バックアップ用電池の寿命が長い。また、本形態のように、記憶素子8が不揮発性メモリであれば、記憶素子8のバックアップ用電池が不要である。
図7は、本発明を適用したモータシステム1における歯車型ブレーキホイール31の歯310と絶対位置エンコーダ7からの出力との関係を示す説明図である。本発明を適用したモータシステム1において、歯車型ブレーキホイール31は、絶対位置エンコーダ7の分解能の公約数に相当する歯310が形成されている。より具体的には、絶対位置エンコーダ7は、角度範囲が15°の計24区間の分解能を有しており、歯車型ブレーキホイール31は、12個の歯310を有している。ここで、歯車型ブレーキホイール31の歯310は、絶対位置エンコーダ7からの出力の変化点と一致する角度位置に設けられている。
本形態のモータシステム1において、インクリメンタル形エンコーダ6は、インデックス信号を出力し、図2に示すエンコーダ制御部91の第1補正部93は、インデックス信号が出力されるタイミングで、インクリメンタル形エンコーダ6から出力される信号を絶対位置エンコーダ7から出力される信号と同期させる補正を行う。その際、インデックス信号が回転軸26の1周期で出力される場合、インクリメンタル形エンコーダ6から出力される信号を絶対位置エンコーダ7から出力される信号と同期させる補正が遅れてしまう。
図8は、図1に示すモータシステム1における起動時の回転数に対する補正方法を示す説明図である。本形態のモータシステム1において、図2に示すエンコーダ制御部91の第2補正部94は、モータ1aを起動した際、記憶素子8に記憶されている回転数を必要に応じて、補正する。より具体的には、第2補正部94は、モータ1aを起動した際、回転軸26が前回停止した際の絶対位置エンコーダ7の出力値(停止時出力値Da)と、モータ1aを起動した際の絶対位置エンコーダ7の出力値(起動時出力値Db)とを比較する。
上記実施形態では、インクリメンタル形エンコーダ6が光学式エンコーダであったが、インクリメンタル形エンコーダ6に磁気式エンコーダやレゾルバを用いてもよい。また、上記実施形態では、絶対位置エンコーダ7が磁気式エンコーダであったが、絶対位置エンコーダ7に光学式エンコーダを用いてもよい。上記実施形態では、磁気センサ素子としてホール素子を用いたが、磁気抵抗素子を用いてもよい。
94…第2補正部、97…ブレーキ制御部、98…モータ制御部、310…歯、N、S…磁極、P0…停止時角度位置、HA…第1ホール素子、HB…第2ホール素子、HU…U相用ホール素子、HV…V相用ホール素子、HW…W相用ホール素子、T1…第1トラック、T2…第2トラック、PA、PB、PC…絶対角度位置、Da…停止時出力値、Db…起動時出力値
Claims (11)
- モータと、
前記モータの回転軸の回転数および絶対角度位置を検出する多回転アブソリュート形エンコーダと、
を有し、
前記多回転アブソリュート形エンコーダは、前記回転軸の1回転周期内における絶対角度位置を検出する絶対角度位置検出装置と、前記モータの回転数を記憶しておく記憶素子と、を有し、
前記モータは、前記回転軸と一体に回転する歯車型ブレーキホイール、前記歯車型ブレーキホイールの歯と係合可能な係合部材、および制動時に前記歯と前記係合部材とを係合させるアクチュエータを備えたブレーキ機構を有していることを特徴とするモータシステム。 - 前記記憶素子は、不揮発性メモリであることを特徴とする請求項1に記載のモータシステム。
- 前記絶対角度位置検出装置は、インクリメンタル形エンコーダと、前記インクリメンタル形エンコーダより分解能が低い絶対位置エンコーダと、を有していることを特徴とする請求項1または2に記載のモータシステム。
- 前記絶対位置エンコーダは、磁極が周方向に配置された永久磁石と、前記永久磁石と対向する磁気センサ素子と、を有し、
前記永久磁石は、前記回転軸と一体に回転することを特徴とする請求項3に記載のモータシステム。 - 前記永久磁石は、前記歯車型ブレーキホイールに設けられていることを特徴とする請求項4に記載のモータシステム。
- 前記磁気センサ素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項5に記載のモータシステム。
- 前記インクリメンタル形エンコーダは、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダまたはレゾルバであることを特徴とする請求項3乃至6の何れか一項に記載のモータシステム。
- 前記多回転アブソリュート形エンコーダは、
前記モータを起動した際、前記回転軸が前回停止した際に前記絶対位置エンコーダから出力された停止時出力値と、前記モータを起動した際に前記絶対位置エンコーダから出力された起動時出力値とを比較し、
前記停止時出力値と前記起動時出力値とが等しい場合には、前記記憶素子から読み出した前記回転数を、前記モータを起動した時点での前記回転軸の回転数とし、
前記停止時出力値と前記起動時出力値とが相違する場合には、前記記憶素子から読み出した前記回転数を補正した回転数を、前記モータを起動した時点での前記回転軸の回転数とすることを特徴とする請求項3乃至7の何れか一項に記載のモータシステム。 - 前記多回転アブソリュート形エンコーダは、
前記モータを起動した際に前記停止時出力値と前記起動時出力値とが相違する場合には、前記記憶素子から読み出した前記回転数、前記回転数から1回を減じた回転数、前記回転数に1回を加えた回転数の各々において、前記絶対位置エンコーダでの検出値と絶対角度位置との関係に前記起動時出力値を内挿して得た3つの絶対角度位置を停止時の絶対角
度位置と比較し、
前記3つの絶対角度位置のうち、前記停止時の絶対角度位置に最も近い絶対角度位置に対応する回転数を、前記モータを起動した時点での前記回転軸の回転数とすることを特徴とする請求項8に記載のモータシステム。 - 前記インクリメンタル形エンコーダは、前記絶対位置エンコーダの分解能に対応する周期でインデックス信号を出力し、
前記多回転アブソリュート形エンコーダでは、前記インデックス信号に基づいて前記インクリメンタル形エンコーダの検出結果を補正することを特徴とする請求項3乃至9の何れか一項に記載のモータシステム。 - 前記歯車型ブレーキホイールにおいて、前記歯は、前記絶対位置エンコーダからの出力の変化点と一致していることを特徴とする請求項3乃至10の何れか一項に記載のモータシステム。
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