JP7140340B2 - エンコーディング装置、モータ及びエンコーディング装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンコーディング装置及びエンコーディング装置の制御方法に関し、特に、モータのエンコーディング装置及びエンコーディング装置の制御方法に関する。

交流サーボモータには、モータ固定子が電流を切り替えて対応する電磁界を生成するようにモータ回転子の角度を提供するエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）が内蔵されている。サーボモータが適用される機構に取り付けられる場合、位置決め、速度の制御又はモータの回転数のカウントの要求を達成することができる。モータの接続されるシステム電源（商用電源とも呼ばれる）が故障し又は停電する場合、その内部のエンコーダは、運転を停止する。そして、システム電源が返電されると、エンコーダは、モータの回転数をカウントし直す必要がある。従って、本発明の主な目的は、システム電源が正常に給電されない状況で、エンコーダが依然として正確な角度カウントを提供できるという課題を解決し、且つシステム電源の供給が正常に復帰すると、エンコーダが改めて再開の動作（例えば、モータの回転数をカウントし直す）をする必要もなく、更に市場の要求に合致するようにすることにある。

本発明のエンコーディング装置は、アブソリュート型エンコーダであってよいが、これに限定されない。アブソリュート型エンコーダは、単回転型アブソリュート型エンコーダ及び多回転型アブソリュート型エンコーダに分けられてよく、多回転型アブソリュート型エンコーダは周回数のカウント機能によって機械的歯車型、バッテリの外付け型又はウィーガンド（Ｗｉｅｇａｎｄ）回転発電型等に分けられてよい。機械的歯車型によるアブソリュート型エンコーダは、周回数のカウント容量が大きいほど、大きいな歯車構造空間を要求するので、薄型化の設計ができず、その自体にまた摩耗の信頼性の問題がある。モータ及びエンコーダとして、何れも寸法及び空間が考えられるため、現在、交流サーボモータに合わせて使用される多回転型アブソリュートエンコーダの給電部分は、ほとんどバッテリの外付け型を使用するが、バッテリの外付け型によれば、設置空間の問題や電池寿命の問題があり、一般的に、１年間～３年間ぐらい使用されてからバッテリを交換する必要がある。また、ウィーガンド回転発電型のアブソリュートエンコーダを使用すれば、実装コストが高過ぎ、且つ対応するコギングトルク（Ｃｏｇｇｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ）が発生し、高精度な速度制御に対して負方向のモーメント抵抗が発生し、取り扱いが容易ではない。

本発明の目的は、スイッチユニット及び電池ユニットを含み、且つモータの駆動ユニットに結合され、且つ駆動ユニットからの動作電圧を受信して制御方法を行うエンコーディング装置の制御方法であって、モータの回転子の回転角度を検出して第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を発生して周回数カウント工程を行うことと、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを検出することと、第１の期間が第１の所定時間を超えると、スイッチユニットを電池ユニットに切り替えるように制御してバックアップ電力をエンコーディング装置に提供し、低電力消費処理工程へ進むことと、を備え、低電力消費処理工程は、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて、周回数カウント工程を実行することと、第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断することと、第１の期間が第１の所定時間を超え続けると、更に第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断することと、第２の期間が第２の所定時間を超えると、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行することと、を含むエンコーディング装置の制御方法を提供することにある。

いくつかの実施例において、制御方法は、第２の期間が第２の所定時間を超えないと、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて、周回数カウント工程を実行して、第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断することを更に備える。

いくつかの実施例において、制御方法は、スリープ処理工程を実行する場合、引き続き第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断することと、第１の期間が第１の所定時間を超え続けていないと、スイッチユニットを駆動ユニットに切り替えるように制御して動作電圧をエンコーディング装置に提供することと、を更に備える。

いくつかの実施例において、第１のカウントトリガ信号と第２のカウントトリガ信号との間の位相差が９０度である場合、周回数カウント工程は、（ａ）第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を受信することと、（ｂ）第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号の電圧レベルと、第１回に受信した第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号の電圧レベルとが同じであると判断する場合、モータの回転数を１回増やすことと、（ｃ）上記の工程を繰り返すことと、を含む。

本発明の目的は、更に、モータの回転子及び駆動ユニットに結合されるエンコーディング装置であって、回転子に結合されて第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を感知出力するセンサユニットと、センサユニット及び駆動ユニットに結合され、センサユニットから出力された第１のカウントトリガ信号、第２のカウントトリガ信号及び駆動ユニットから出力された動作電圧をそれぞれ受信して、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいてモータの回転数を計算し、且つ動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを判断する制御ユニットと、駆動ユニット及び制御ユニットに結合されるスイッチユニットと、スイッチユニットに結合される電池ユニットと、を備え、制御ユニットは、第１の期間が第１の所定時間を超えると判断する場合、スイッチユニットを切り替えて、電池ユニットがバックアップ電力を制御ユニットに提供するようにし、電池ユニットがバックアップ電力を制御ユニットに提供する場合、制御ユニットは、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて、モータの回転数を計算し、且つ第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断し、制御ユニットは、第１の期間が第１の所定時間を超え続けると判断すると、更に、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断し、制御ユニットは、第２の期間が第２の所定時間を超えると判断すると、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行するエンコーディング装置を提供することにある。

いくつかの実施例において、制御ユニットは、スリープ処理工程を実行してモータの回転数に対する計算を停止する。

いくつかの実施例において、センサユニットは、モータの回転子に結合されて、回転角度が回転子の回転角度と同じである磁石と、磁石の回転角度を検出して第１のカウントトリガ信号を出力する第１の磁気素子と、磁石の回転角度を検出して第２のカウントトリガ信号を出力する第２の磁気素子と、を含み、制御ユニットは、第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号の電圧レベルを受信し、制御ユニットは、第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号の電圧レベルと、第１回に受信した第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号の電圧レベルと、が同じであると判断する場合、モータの回転数を１回増やす。

いくつかの実施例において、エンコーディング装置は、熱エネルギーの伝導を遮断するためにプラスチック材料で形成されるエンコーダケーブルカバーを更に備え、且つ電池ユニットはエンコーダケーブルカバー内に設けられる。

いくつかの実施例において、エンコーディング装置は、エンコーダ線材グループを更に備え、電池ユニットはエンコーダ線材グループと一体化される。

本発明の目的は、また、回転子と、動作電圧を出力する駆動ユニットと、回転子に結合されて第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を感知出力するセンサユニットと、センサユニット及び駆動ユニットに結合されて、第１のカウントトリガ信号、第２のカウントトリガ信号及び動作電圧をそれぞれ受信して、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて、モータの回転数を計算し、且つ動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを判断する制御ユニットと、駆動ユニット及び制御ユニットに結合されるスイッチユニットと、スイッチユニットに結合される電池ユニットと、を備え、制御ユニットは、第１の期間が第１の所定時間を超えると判断する場合、スイッチユニットを切り替えて、電池ユニットがバックアップ電力を制御ユニットに提供するようにし、電池ユニットがバックアップ電力を制御ユニットに提供する場合、制御ユニットは、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて、モータの回転数を計算し、且つ第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断し、制御ユニットは、第１の期間が第１の所定時間を超え続けると判断する場合、更に、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断し、制御ユニットは、第２の期間が第２の所定時間を超えると判断する場合、第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行するモータを提供することにある。

いくつかの実施例において、モータは、モータ背面カバーを更に備え、電池ユニットはモータ背面カバーに内蔵される。

本発明の上記特徴及びメリットをより分かりやすくするために、以下、特に実施例を挙げて添付図面に合わせて以下の通りに詳しく説明する。

下記の添付図面に合わせた詳細な説明から、本発明の態様をよりよく理解することができる。注意すべきなのは、業界の基準実務によると、各特徴は比例して描かれていない。実際的に、明確に検討するために、各特徴のサイズを任意に増加又は減少してもよい。
本発明の実施例によるモータを示すシステムブロック図である。 本発明の実施例による第１のカウントトリガ信号と第２のカウントトリガ信号との位相差を示す模式図である。 本発明の実施例による第１のカウントトリガ信号と第２のカウントトリガ信号に基づいて周回数カウント工程を行う模式的な説明図１である。 本発明の実施例による第１のカウントトリガ信号と第２のカウントトリガ信号に基づいて周回数カウント工程を行う模式的な説明図２である。 本発明の実施例によるエンコーディング装置の制御方法を示すフロー図である。 本発明の実施例によるエンコーディング装置の電池ユニットがモータの異なる空間位置に取り付けられる様子を示す模式図である。

以下、本発明の実施例を詳しく検討する。しかしながら、理解すべきなのは、実施例は、様々な特定の内容に実施されることのできる数多くの適用可能な発明概念を提供する。検討し開示される特定の実施例は、本発明の範囲を限定するものではなく、説明するためのものだけである。本文に使用される「第１の」、「第２の」等については、次序又は順位を特定する意味ではなく、単に同一の技術用語で説明される素子や操作を区別するためのものだけである。

図１に示すように、モータ２００は、駆動ユニット２４０、回転子２２０及びエンコーディング装置１００を含む。エンコーディング装置１００は、駆動ユニット２４０及び回転子２２０に結合されて、モータ２００の回転数を計算することに用いられる。なお、エンコーディング装置１００は、センサユニット１２０、制御ユニット１４０、スイッチユニット１６０及び電池ユニット１８０を含み、制御ユニット１４０がそれぞれスイッチユニット１６０、センサユニット１２０及び駆動ユニット２４０に結合され、スイッチユニット１６０がそれぞれ電池ユニット１８０及び駆動ユニット２４０に結合され、またセンサユニット１２０が回転子２２０に結合される。

エンコーディング装置１００のセンサユニット１２０は、磁石１２２、第１の磁気素子１２４及び第２の磁気素子１２６を含む。磁石１２２は、磁石１２２の回転角度がモータ２００の回転子２２０の回転角度と同じであるように、モータ２００の回転子２２０に結合される。第１の磁気素子１２４は、磁石１２２の回転角度を検出して第１のカウントトリガ信号Ｓ１を出力するが、第２の磁気素子１２６は、磁石１２２の回転角度を検出して第２のカウントトリガ信号Ｓ２を出力する。ある実施例において、第１の磁気素子１２４と第２の磁気素子１２６は、ホールセンサー（ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）又はトンネリング磁気抵抗（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ＴＭＲ）センサーであってよいが、本発明はこれに限定されない。

図２に示すように、磁石１２２は、その半分が北極（Ｎ極）であり、別の半分が南極（Ｓ極）である。第１の磁気素子１２４及び第２の磁気素子１２６は、磁石１２２が回転する時に磁極がＮ極とＳ極との間で交互に変化することを感知し、且つＮ極とＳ極を感知することでそれぞれ対応する第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２を出力する。磁石１２２が１周（３６０度）回転すると、第１の磁気素子１２４の提供する第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２の磁気素子１２６の提供する第２のカウントトリガ信号Ｓ２との位相差は、９０度である。なお、第１の磁気素子１２４は、磁石１２２のＮ極を感知すると、高レベル信号を出力するが、磁石１２２のＳ極を感知すると、低レベル信号を出力する。また、第２の磁気素子１２６と第１の磁気素子１２４との動作原理が同じであるため、ここで繰り返して説明しない。

図１に示すように、モータ２００の駆動ユニット２４０はスイッチユニット１６０の第１の入力ノードＮ１に結合され、電池ユニット１８０はスイッチユニット１６０の第２の入力ノードＮ２に結合され、スイッチユニット１６０の出力ノードＮ３は制御ユニット１４０の電源ポートに結合される。正常な場合、スイッチユニット１６０の第１の入力ノードＮ１が出力ノードＮ３に接続されるので、モータ２００の駆動ユニット２４０の提供する動作電圧を制御ユニット１４０に提供する。

図１に示すように、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０は、第１の磁気素子１２４と第２の磁気素子１２６に結合されて第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２のカウントトリガ信号Ｓ２を受信し、制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２のカウントトリガ信号Ｓ２に基づいて、周回数カウント工程を実行してモータ２００の回転子２２０の回転数を計算することに用いられる。

図３ａ及び図３ｂは、本発明の実施例による第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２のカウントトリガ信号Ｓ２により周回数カウント工程を行う模式的な説明図である。図２に合わせて、本発明の実施例において、制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の位相差が正（進み）９０度（例えば図３ａ）又は負（遅れ）９０度（例えば図３ｂ）であるか、即ちそれぞれモータ２００が順回転又は逆回転の状況にあるかを判断する。第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の位相差は９０度であるため、図３ａを例として説明すると、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の回転子０°～３６０°の電圧はそれぞれＬＨＨＬ（０１１０）及びＬＬＨＨ（００１１）（上記のＬは低電圧レベルを示し、Ｈは高電圧レベルを示し、高電圧レベルＨは低電圧レベルＬよりも高い）であり、第１のカウント信号Ｓ１が再びＬ（０）として検出され且つ第２のカウント信号Ｓ２がＬ（０）として検出される場合、磁石が１週回転することを示し、この時に、制御ユニット１４０はモータの回転数を計算する時に１回増加する（例えば、回転数を１増加する）。

図３ｂに示すように、制御ユニット１４０はモータ２００が逆回転にあると判断する場合、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の位相差が９０度であるため、図３ｂを例として説明すると、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の回転子０°～３６０°の電圧は、それぞれＬＬＨＨ（００１１）及びＬＨＨＬ（０１１０）であり、第１のカウント信号Ｓ１が再びＬ（０）であると検出され且つ第２のカウント信号Ｓ２がＬ（０）であると検出される場合、即ち磁石が逆方向に１周回転することを意味し、この時、制御ユニット１４０は、モータの回転数を計算する時に１回減らす（例えば、回転数を１回減らす）。これにより、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電圧レベル変化の状況により周回数カウント工程を行ってモータ２００の回転子２２０の回転数を計算することができる。

図１に示すように、制御ユニット１４０は、モータ回転数のカウント結果を記憶するための記憶ユニット１４２を含むため、計算されたモータ回転数を記録して記憶ユニット１４２に記憶する。本発明の実施例において、制御ユニット１４０及び記憶ユニット１４２は、それぞれプロセッサ及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）によって実現されてよい。プロセッサは、中央処理ユニット（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ；ＣＰＵ）、マイクロコントローラー（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ；ＭＣＵ）又はフィールドプログラマブルロジックゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ；ＦＰＧＡ）等である。

図１を再び参照されたく、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０は、モータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信して周回数カウント工程を行う。言い換えれば、通常の場合で、モータ２００の駆動ユニット２４０の提供する動作電圧をエンコーディング装置１００の制御ユニット１４０に提供して周回数カウント工程を行ってモータ２００の回転子２２０の回転数が分かる。

本発明の実施例において、モータ２００の駆動ユニット２４０が正常に動作電圧をエンコーディング装置１００の制御ユニット１４０に提供できない時に、改めてエンコーディング装置１００の電池ユニット１８０によってバックアップ電力をエンコーディング装置１００の制御ユニット１４０に提供することで、制御ユニット１４０が依然として周回数カウント工程を正常に行ってモータ２００の回転子２２０の回転数が分かる。

図４は、本発明の実施例によるエンコーディング装置１００の制御方法１０００を示すフロー図である。制御方法１０００は、工程１１００～１８００を含む。図１と図４を合わせて参照されたく、工程１１００において、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０は、モータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信して第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２により周回数カウント工程を行う。

第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２のカウントトリガ信号Ｓ２との間の位相差が９０度である場合、上記の周回数カウント工程は、（ａ）第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２を受信することと、（ｂ）第１のカウントトリガ信号Ｓ１の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電圧レベルと第１回に受信した第１のカウントトリガ信号Ｓ１の電圧レベル及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電圧レベルとが同じであると判断する場合、モータ２００の回転数に１を加えて計算し、例えば、第１回に受信した第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の回転子０°～３６０°の電圧レベルはそれぞれＬＨＨＬ（０１１０）及びＬＬＨＨ（００１１）であり、第１のカウント信号Ｓ１が再びＬ（０）であると検出され且つ第２のカウント信号Ｓ２がＬ（０）であると検出される場合、即ち磁石が１周回転することを意味し、制御ユニット１４０は、モータ２００の回転数を計算する時に１回増加することと、（ｃ）上記の工程（ａ）及び（ｂ）を繰り返すことと、を含む。

工程１２００において、制御ユニット１４０は、モータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧（例として、動作電圧は通常の場合で５ボルト（ｖｏｌｔ；Ｖ）の電圧値である）を受信し、且つ上記の動作電圧が電圧設定レベル値（例えば４Ｖ）よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを判断する（例えば１ミリ秒（ｍｓ））。

制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えると判断する場合、モータ２００の駆動ユニット２４０が正常に制御ユニット１４０に必要な動作電圧を提供できないと判定する。上記の第１の期間、第１の所定時間と電圧設定レベル値の設定は、ラインノイズ又は電磁干渉のために制御ユニット１４０は駆動ユニット２４０が正常に電力を供給できないと誤って判断することを防止することである。上記の例示において、上記の第１の所定時間は例として１ミリ秒であり且つ電圧設定レベル値は例として４ボルトであるが、本発明はこれに限定されない。

工程１２００において、制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えていないと検出すると、工程１１００に戻し、引き続きモータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信して第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２により周回数カウント工程を行う。また、動作電圧が電圧設定レベル値よりも大きい場合、制御ユニット１４０は、同様に引き続き周回数カウント工程を行う。

一方、工程１２００において、制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えると検出すると、工程１３００に入り、モータ２００の駆動ユニット２４０がすでに正常に制御ユニット１４０に必要な動作電圧を提供できないと判定するため、スイッチユニット１６０を切り替えるように制御して改めて電池ユニット１８０によってバックアップ電力を制御ユニット１４０に提供して低電力消費処理工程へ進む。

図１を合わせて、工程１２００において、制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えると検出すると、スイッチユニット１６０を制御して、スイッチユニット１６０の第２の入力ノードＮ２を出力ノードＮ３に接続させて、切り替えて電池ユニット１８０によってバックアップ電力を制御ユニット１４０に提供して低電力消費処理工程へ進む。

低電力消費処理工程の操作フローは、工程１４００－１６００に記載される。工程１４００において、制御ユニット１４０は、電池ユニット１８０から提供されたバックアップ電力を受信して第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２により引き続き周回数カウント工程を行う。従って、モータ２００の駆動ユニット２４０が正常に動作電圧を提供できなくても、エンコーディング装置１００は依然として電池ユニット１８０によってバックアップ電力を制御ユニット１４０に提供して依然として正常に周回数カウント工程を行う。

そして、工程１５００において、制御ユニット１４０は、モータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを検出する。制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超え続けていないと判断すると、モータ２００の駆動ユニット２４０の給電がすでに回復し作動電圧を正常に供給することができることを意味し、従って、制御ユニット１４０は、スイッチユニット１６０を制御して第２の入力ノードＮ２が出力ノードＮ３に接続される状態から第１の入力ノードＮ１が出力ノードＮ３に接続される状態（図１に示す）に切り替えて、モータ２００の駆動ユニット２４０が動作電圧をエンコーディング装置１００の制御ユニットに提供するように復元し、工程１１００に戻り、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０はモータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信して第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２により周回数カウント工程を行う。

一方、工程１５００において、制御ユニット１４０は、動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超え続けると判断すると、工程１６００に入り、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２がアイドル（ｉｄｌｅ）状態である第２の期間（即ち第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電位が変化しないままである期間を意味する）が第２の所定時間（例えば６秒）を超えるかを判断する。上記の例示において、第２の所定時間は例として６秒であるが、本発明はこれに限定されない。

工程１６００において、制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えないと判断すると、工程１３００に戻り、引き続き低電力消費処理工程の操作フロー（即ち工程１４００－１６００を行う）を行う。

一方、工程１６００において、制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えると判断すると、工程１７００に入り、例えばラッチ（ｌａｔｃｈ）の電子回路によって第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電位状態を記憶し、そして工程１８００に入り、スリープ処理工程を行う。この実施例において、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えると、モータ２００の回転子２２０がすでに運転を停止したことを意味する。従って、制御ユニット１４０は、スリープ処理工程を実行してモータ２００の回転数のカウントを停止する。

なお、制御ユニット１４０は、第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２の電位状態を記憶して、低電力消費処理工程において、モータ２００の最後の回転数を表す。従って、モータ２００が動作を開始すると、制御ユニット１４０は、再計算することなく、モータ２００の回転数を蓄積し続けることができる。或いは、駆動ユニット２４０が出力された動作電圧が回復した時、制御ユニット１４０は、モータ２００の回転数を蓄積し続けることができる。

スリープ処理工程において、制御ユニット１４０は、引き続きモータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超え続けるかを判断する（工程１５００）。動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超え続けていないと、モータ２００の駆動ユニット２４０の給電がすでに回復し作動電圧を正常に供給することができることを意味し、従って、工程１１００に戻り、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０は、モータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信し第１のカウントトリガ信号Ｓ１及び第２のカウントトリガ信号Ｓ２により周回数カウント工程を行う。

上記のように、制御ユニット１４０は、スリープ処理工程の期間内に、信号検出（即ち工程１５００と１６００）だけを行いモータ２００の回転数を計算することを停止して、効果的に電池ユニット１８０の給電を節約して電池ユニット１８０の寿命を伸ばすことができる。これ以外、本発明の実施例において、制御ユニット１４０を実現するプロセッサは低電力プロセッサであり、且つ、制御ユニット１４０を実現する回路は低電力回路であり、且つ、第１の磁気素子１２４と第２の磁気素子１２６が４象限角度信号（即ち第１のカウントトリガ信号Ｓ１と第２のカウントトリガ信号Ｓ２）を検出するための低電力磁気素子であり、回転数のカウント結果を記憶ユニット１４２に記載する。従って、本発明のエンコーディング装置１００は、より低い電力消費を達成することができる。

上記の操作方式は、ウィーガンドロータリージェネレータータイプのアブソリュート型エンコーダのように磁場ステアリング誘導発電によるモーメント的なトルクが発生するという問題がない。なお、従来のアブソリュート型エンコーダが電池で駆動される場合、通常、一定の間隔で赤外線発光ダイオード（ＩｎｆｒａＲｅｄ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＩＲＥＤ）をトリガーして、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ；ＰＤ）に一定の間隔時間の一周の絶対アドレスのデータ信号を生成させ、これにより一周の順回転又は逆回転のことを判断して更に回転回数を累積し、システム電源が正常に復帰する場合、エンコーダは累積された回転回数を読み取るとともにディスク上の絶対位置値も読み取るため、位置情報をサーボドライブに送信できる。しかしながら、このような従来の一定の間隔時間でＩＲＥＤをトリガーする方式は、より多くの電力を消費するため、電池の寿命に影響し、且つ開始速度も一定の間隔時間でＩＲＥＤをトリガーする頻度によって制限される。

本発明のエンコーディング装置１００にとって、モータ２００の駆動ユニット２４０が正常に動作電圧を提供できない場合、そしてモータ２００の回転子２２０が回転しない場合、制御ユニット１４０は、スリープ処理工程にありモータ２００の回転数を計算することを停止して、電池ユニット１８０の給電を節約する。モータ２００の回転子２２０が回転する場合、制御ユニット１４０は、低電力消費処理工程に入り、低電力消費処理工程のこの期間中にのみ電池ユニット１８０に電力を消費する。従って何れも電池交換なしで電池ユニット１８０の寿命が十年の耐用年数に達することができるようにし、依然としてエンコーディング装置１００の、モータ２００の駆動ユニット２４０が作動電圧を正常に供給できない場合でも回転数をカウントするという機能要件を満たすことができる。

これ以外、本発明のエンコーディング装置１００は、組み立て試験が完了し、包装が完了した後、一定の時間を経過して使用者側に出荷されるため、この時間において、エンコーディング装置１００の制御ユニット１４０もスリープ処理工程であり電池ユニット１８０の給電を節約して、より省電力の要求を達成する。

本発明のエンコーディング装置１００は、また電池ユニット１８０の取付空間に対して好ましい設計を行う。具体的に、従来の交流サーボモータと共に使用される多回転型アブソリュート型エンコーダのほとんどは、外部電池タイプを使用するが、このような外部電池を使用する方式は、取付空間の問題を有する。従来の外部電池の方式では、通常、電池を電池ケース内に取り付けてから、電池ケースをエンコーダラインに取り付け、このように、１台のモータの外部に１つの電池を外付けし、例えばロボットアームのような６軸用途は、６つの電池ケースに対応する６台のモータを必要とし、その限られた空間内に収納することは困難であり、日後に電池をメンテナンスして交換することは面倒となる。

図５は、本発明のエンコーディング装置１００の電池ユニット１８０がモータの異なる空間位置に取り付けられる様子を示す模式図である。図５（ａ）は、本発明の電池ユニット１８０がモータのモータ背面カバー３００内に内蔵される位置を示す模式図である。モータ背面カバー３００の空間環境温度が電池ユニット１８０の操作温度仕様に合致すると、電池ユニット１８０をモータのモータ背面カバー３００に内蔵することができる。電池ユニット１８０の品質問題が発生し且つ電池ユニット１８０を交換する必要がある場合、直接にモータ背面カバー３００を交換すればよい。サーボモータ適用設備の一般的な耐用年数は５～１０年であり、これは、１０年以上の耐用年数に達するように設計されると、使用者にとって電池ユニット１８０を交換する必要がないことを示す。

図５（ｂ）は、本発明の電池ユニット１８０がエンコーディング装置１００のエンコーダケーブルカバー４００内に内蔵される位置を示す模式図である。モータ背面カバーの空間環境温度が電池ユニット１８０の操作温度仕様に合致しないと、電池ユニット１８０をエンコーダケーブルカバー４００に内蔵することができる。電池ユニット１８０の品質問題が発生し且つ電池ユニット１８０を交換する必要がある場合、直接にエンコーダケーブルカバー４００を交換すればよい。エンコーダケーブルカバー４００が熱エネルギーの伝導を遮断するためにプラスチック材料で形成され、エンコーダケーブルカバー４００に電池ユニット１８０が内蔵され、制御ユニット１４０がモータ２００の駆動ユニット２４０から提供された動作電圧を受信して周回数カウント工程を行う場合、電池ユニット１８０は給電しないため、発熱量は非常に少ないので、プラスチックを使用して本体の熱伝導を遮断すればよい。モータ２００の駆動ユニット２４０が正常に動作電圧を提供できない場合、電池ユニット１８０はバックアップ電力を提供して周回数カウント工程を行って、回路が非常に低い電力消費で設計されているため、電池ユニット１８０の電流が非常に低く、熱消費も非常に低い。

図５（ｃ）は、本発明の電池ユニット１８０と接続エンコーディング装置１００のエンコーダ線材グループ５００（線材及びコネクター端子を含む）と一体化される様子を示す模式図である。電池ユニット１８０の品質問題が発生し且つ電池ユニット１８０を交換する必要がある場合、直接にエンコーダ線材グループ５００を交換すればよい。

要するに、本発明は、エンコーディング装置、モータ及びそのエンコーディング装置の制御方法を提出して、本発明のエンコーディング装置１００は従来の外部電池式のアブソリュート型エンコーダのように外部電池を使用する必要がないため、取付空間の問題が発生しない。なお、本発明のエンコーディング装置１００は、低電力の回路及び素子を採用し、且つシステム電源の状態とモータの回転子の回転状態により回転数のカウントを行って、電池の寿命が十年以上の耐用期間となり、従って短い時間（例えば１～３年）内で電池を交換する必要がない。また、本発明のエンコーディング装置１００は、２つの磁気素子によりモータの回転子の回転状態を検出し、ウィーガンドロータリージェネレータータイプのアブソリュート型エンコーダのように磁場ステアリング誘導発電によるモーメント的なトルクが発生するという問題がない。

以上、実施例の特徴を複数列挙したため、当業者は、本発明の態様をより詳細に了解することができる。当業者が理解すべきなのは、簡易に本発明を基礎として他のプロセス及び構造を設計又は変更し、これによりここで紹介されたこれらの実施例と同じ目的及び／又は同じメリットを実現することができる。当業者が理解すべきなのは、これらの同等の構造が本発明の精神と範囲から逸脱しなく、そして本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。

１００：エンコーディング装置
１２０：センサユニット
１２２：磁石
１２４：第１の磁気素子
１２６：第２の磁気素子
１４０：制御ユニット
１４２：記憶ユニット
１６０：スイッチユニット
１８０：電池ユニット
２００：モータ
２２０：回転子
２４０：駆動ユニット
３００：モータ背面カバー
４００：エンコーダケーブルカバー
５００：エンコーダ線材グループ
１０００：制御方法
１１００～１８００：工程
Ｈ：高電圧レベル
Ｌ：低電圧レベル
Ｎ：北極
Ｎ１：第１の入力ノード
Ｎ２：第２の入力ノード
Ｎ３：出力ノード
Ｓ：南極
Ｓ１：第１のカウントトリガ信号
Ｓ２：第２のカウントトリガ信号

Claims (11)

1. スイッチユニット及び電池ユニットを含み、且つモータの駆動ユニットに結合され、且つ前記駆動ユニットからの動作電圧を受信して制御方法を行うエンコーディング装置の制御方法であって、
   前記モータの回転子の回転角度を検出して第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を発生して周回数カウント工程を行うことと、
   前記動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを検出することと、
   前記第１の期間が前記第１の所定時間を超えると、前記スイッチユニットを前記電池ユニットに切り替えるように制御してバックアップ電力を前記エンコーディング装置に提供し、低電力消費処理工程へ進むことと、
   を備え、
   前記低電力消費処理工程は、
   前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号に基づいて、前記周回数カウント工程を実行することと、
   前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けるかを判断することと、
   前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けると、更に前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断することと、
   前記第２の期間が前記第２の所定時間を超えると、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行することと、を含むエンコーディング装置の制御方法。
2. 前記第２の期間が前記第２の所定時間を超えないと、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号に基づいて、前記周回数カウント工程を実行して、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けるかを判断することを更に備える請求項１に記載のエンコーディング装置の制御方法。
3. 前記スリープ処理工程を実行する場合、引き続き前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けるかを判断することと、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けていないと、前記スイッチユニットを前記駆動ユニットに切り替えるように制御して前記動作電圧を前記エンコーディング装置に提供することと、を更に備える請求項２に記載のエンコーディング装置の制御方法。
4. 前記第１のカウントトリガ信号と前記第２のカウントトリガ信号との間の位相差が９０度である場合、前記周回数カウント工程は、
   （ａ）前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号を受信することと、
   （ｂ）前記第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び前記第２のカウントトリガ信号の電圧レベルと、第１回に受信した前記第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び前記第２のカウントトリガ信号の電圧レベルとが同じであると判断する場合、前記モータの回転数を１回増やすことと、
   （ｃ）上記（ａ）及び上記（ｂ）の工程を繰り返すことと、
   を含む請求項３に記載のエンコーディング装置の制御方法。
5. モータの回転子及び駆動ユニットに結合されるエンコーディング装置であって、
   前記回転子に結合されて第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を感知出力するセンサユニットと、
   前記センサユニット及び前記駆動ユニットに結合され、前記センサユニットから出力された前記第１のカウントトリガ信号、前記第２のカウントトリガ信号及び前記駆動ユニットから出力された動作電圧をそれぞれ受信して、前記第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号に基づいて前記モータの回転数を計算し、且つ前記動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを判断する制御ユニットと、
   前記駆動ユニット及び前記制御ユニットに結合されるスイッチユニットと、
   前記スイッチユニットに結合される電池ユニットと、
   を備え、
   前記制御ユニットは、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超えると判断する場合、前記スイッチユニットを切り替えて、前記電池ユニットがバックアップ電力を前記制御ユニットに提供するようにし、
   前記電池ユニットが前記バックアップ電力を前記制御ユニットに提供する場合、前記制御ユニットは、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号に基づいて前記モータの前記回転数を計算し、且つ前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けるかを判断し、
   前記制御ユニットは、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けると判断すると、更に、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断し、
   前記制御ユニットは、前記第２の期間が前記第２の所定時間を超えると判断すると、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行するエンコーディング装置。
6. 前記制御ユニットは、前記スリープ処理工程を実行して前記モータの前記回転数に対する計算を停止する請求項５に記載のエンコーディング装置。
7. 前記センサユニットは、
   前記モータの前記回転子に結合されて、回転角度が前記回転子の回転角度と同じである磁石と、
   前記磁石の前記回転角度を検出して前記第１のカウントトリガ信号を出力する第１の磁気素子と、
   前記磁石の前記回転角度を検出して前記第２のカウントトリガ信号を出力する第２の磁気素子と、
   を含み、
   前記制御ユニットは、前記第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び前記第２のカウントトリガ信号の電圧レベルを受信し、
   前記制御ユニットは、前記第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び前記第２のカウントトリガ信号の電圧レベルと、第１回に受信した前記第１のカウントトリガ信号の電圧レベル及び前記第２のカウントトリガ信号の電圧レベルとが同じであると判断する場合、前記モータの前記回転数を１回増やす請求項６に記載のエンコーディング装置。
8. 熱エネルギーの伝導を遮断するためにプラスチック材料で形成されるエンコーダケーブルカバーを更に備え、且つ前記電池ユニットは前記エンコーダケーブルカバー内に設けられる請求項５から７のいずれか一項に記載のエンコーディング装置。
9. エンコーダ線材グループを更に備え、前記電池ユニットは前記エンコーダ線材グループと一体化される請求項５から８のいずれか一項に記載のエンコーディング装置。
10. 回転子と、
    動作電圧を出力する駆動ユニットと、
    前記回転子に結合されて第１のカウントトリガ信号及び第２のカウントトリガ信号を感知出力するセンサユニットと、
    前記センサユニット及び前記駆動ユニットに結合されて、前記第１のカウントトリガ信号、前記第２のカウントトリガ信号及び前記動作電圧をそれぞれ受信して、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号に基づいてモータの回転数を計算し、且つ前記動作電圧が電圧設定レベル値よりも小さくなる第１の期間が第１の所定時間を超えるかを判断する制御ユニットと、
    前記駆動ユニット及び前記制御ユニットに結合されるスイッチユニットと、
    前記スイッチユニットに結合される電池ユニットと、
    を備え、
    前記制御ユニットは、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超えると判断する場合、前記スイッチユニットを切り替えて、前記電池ユニットがバックアップ電力を前記制御ユニットに提供するようにし、
    前記電池ユニットが前記バックアップ電力を前記制御ユニットに提供する場合、前記制御ユニットは、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号に基づいて前記モータの前記回転数を計算し、且つ前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けるかを判断し、
    前記制御ユニットは、前記第１の期間が前記第１の所定時間を超え続けると判断する場合、更に、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号がアイドル状態である第２の期間が第２の所定時間を超えるかを判断し、
    前記制御ユニットは、前記第２の期間が前記第２の所定時間を超えると判断する場合、前記第１のカウントトリガ信号及び前記第２のカウントトリガ信号を記憶してスリープ処理工程を実行するモータ。
11. モータ背面カバーを更に備え、前記電池ユニットは前記モータ背面カバーに内蔵される請求項１０に記載のモータ。

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