(57)【要約】【課題】モータの速度・位置情報の計測と原点検出を行うためには、部品点数が増加してコストアップする。【解決手段】第一のスケール２０４および第二のスケール２０３が形成されるコードホイール２０２と、第一のスケール２０４および第二のスケール２０３での反射光を受光してエンコーダ信号を生成するエンコーダ２０１と、エンコーダ信号から速度・位置情報測定信号を生成する二値化処理部１０２ａ，１０２ｂと、エンコーダ信号から原点位置検出信号を生成する二値化処理部１０２ｃと、速度・位置情報測定信号に基づいてモータ１１１の位置を計測するとともに原点検出信号に基づいてモータ１１１の原点位置を決定する位置情報計測部１０４とを有する。【選択図】図１
2013246054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の反射特性または透過特性が互いに異なる第一のスケールおよび第二のスケールを備え、モータと連動して回転するコードホイールと、
前記コードホイールに光を照射する光源と、
前記光源が発し前記第二のスケールで反射または透過された光に基づいて前記モータの原点位置を検出する検出手段と、
前記光源が発し前記第一のスケールおよび前記第二のスケールで反射または透過された光と、前記検出手段の検出した原点位置に基づいて前記モータの絶対位置を決定する決定手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータを制御するモータ制御装置であって、
光の反射の程度または透過の程度が互いに異なる第一のスケールおよび第二のスケールが形成されるとともに前記モータに連動して回転するコードホイールと、
前記コードホイールに光を照射する光源と、前記光源が発して前記第一のスケールおよび前記第二のスケールでの反射光または透過光を受光して受光量に応じたレベルを有するエンコーダ信号を生成するエンコーダと、
前記エンコーダ信号から、前記第一のスケールおよび前記第二のスケールからの反射光または透過光によるピークを含む第一の信号を生成する第一の信号生成手段と、
前記エンコーダ信号から、前記第二のスケールからの反射光または透過光によるピークを含み第一のスケールからの反射光または透過光によるピークを含まない第二の信号を生成する第二の信号生成手段と、
前記第一の信号に基づいて前記モータの位置を計測するとともに、前記第二の信号に基づいて前記モータの原点位置を決定する原点位置決定手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記第一のスケールと前記第二のスケールとは、光を反射または透過する領域の面積が互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第一のスケールと前記第二のスケールとは、色の種類または濃度が互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第一の信号生成手段は、前記エンコーダ信号を第一の閾値により二値化して前記第一の信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記第一の信号生成手段は、前記エンコーダ信号を角度分割することにより前記第一の信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第二の信号生成手段は、前記エンコーダ信号を第二の閾値により二値化することにより原点検出信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
光の反射特性または透過特性が互いに異なる第一のスケールおよび第二のスケールを備え、モータと連動して回転するコードホイールと、前記コードホイールに光を照射する光源と、を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記光源が発し前記第二のスケールで反射または透過された光に基づいてモータの原点位置を検出する検出工程と、
前記光源が発し前記第一のスケールおよび前記第二のスケールで反射または透過された光と、検出した原点位置に基づいて前記モータの絶対位置を決定する決定工程と、を備えることを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
【請求項９】
光の反射の程度または透過の程度が互いに異なる第一のスケールおよび第二のスケールが形成されるとともにモータに連動して回転するコードホイールと、前記コードホイールに光を照射する光源と、前記光源が発して前記第一のスケールおよび前記第二のスケールでの反射光または透過光を受光して受光量に応じたレベルを有するエンコーダ信号を生成するエンコーダと、を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記エンコーダ信号から、前記第一のスケールおよび前記第二のスケールからの反射光または透過光によるピークを含む第一の信号を生成する第一の信号生成工程と、
前記エンコーダ信号から、前記第二のスケールからの反射光または透過光によるピークを含み第一のスケールからの反射光または透過光によるピークを含まない第二の信号を生成する第二の信号生成工程と、
前記第一の信号に基づいて前記モータの位置を計測するとともに、前記第二の信号に基づいて前記モータの原点位置を決定する原点位置決定工程と、
を有することを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御装置とモータ制御装置の制御方法に関する。詳しくは、本発明は、所定の間隔で形成されるスケールからの反射光または透過光を検出することにより相対的な位置検出を行うエンコーダを有するモータ制御装置とこのモータ制御装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣモータやＵＳＭ（超音波モータ）などを制御するモータ制御装置としては、モータに印加する電流の値や周波数を変更することにより回転を制御する構成が広く知られている。
このようなモータ制御装置は、安定的な速度制御や、高精度な停止検出を行う構成として、相対的な位置検出および速度変動の検出が可能なエンコーダ装置（ロータリエンコーダ）を使用する構成が一般的である。このようなモータ制御装置は、モータの回転軸に連動して回転するコードホイールのスケールを逐次検出し、その検出結果に基づいてモータの回転量、回転速度の判別を行い、モータを駆動制御する。
また、モータを有する各種装置は、装置固有の方向、または位置をモータの原点（ホームポジション）として使用する構成が広く普及している。このような装置には、前記のエンコーダ装置とは別に、原点を検出する事が可能なセンサ等が設けられることが多い。たとえば、所定の原点位置に所定の部材が配設され、センサがこの所定の部材を検出した位置を、モータの原点に決定する構成が用いられる。
【０００３】
また、モータ制御装置には、たとえば特許文献１〜４のように、エンコーダ装置の機能を有し、加えて、原点検出を可能とする技術や、原点検出の精度を高める構成が提案されてきた。しかしながら、前記特許文献１，２に記載の構成は、原点を検出するためのスケールと速度や位置を計測するためのスケールが別々に形成される構成である。特許文献３に記載の構成は、複数のセンサを用いて原点位置を検出する構成である。特許文献４に記載の構成は、原点位置を計測するためのスケールおよびセンサを用いる構成である。
【０００４】
しかしながら、従来のモータ制御装置は、速度・位置情報を計測するエンコーダ装置と、原点を検出するための装置とが、別個独立して設けられている。また、原点検出機能を有するエンコーダ装置においては、速度・位置情報を計測する機構と、原点を検出す機構とが別個に設けられる。したがって、従来の構成は、モータの速度・位置情報の計測と原点検出を行うためには、部品点数が増加してコストアップするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２６１７９５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０４５７４号公報
【特許文献３】特開２００６−２１４９２９号公報
【特許文献４】特開２０１０−０６０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明は、部品点数の増加によるコストアップを招くことなく、位置の計測と原点検出を行うことができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、光の反射特性または透過特性が互いに異なる第一のスケールおよび第二のスケールを備え、モータと連動して回転するコードホイールと、前記コードホイールに光を照射する光源と、前記光源が発し前記第二のスケールで反射または透過された光に基づいて前記モータの原点位置を検出する検出手段と、前記光源が発し前記第一のスケールおよび前記第二のスケールで反射または透過された光と、前記検出手段の検出した原点位置に基づいて前記モータの絶対位置を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コードホイールによって原点検出と位置検出とを効率的に実現することができる。したがって、部品点数も減らせるので装置サイズやコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置の構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の二値化処理部の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、エンコーダ装置の構成を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、コードホイールに形成されるスケールの構成の例を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、コードホイールに形成されるスケールの構成の他の例を模式的に示す図であり、図２（ｄ）は、エンコーダ装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置が処理する信号を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置の原点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態にかかるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態にかかるモータ制御装置が処理する信号を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態にかかるモータ制御装置の原点検出処理の流れを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置１ａの構成について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、モータ制御装置１ａの構成を示すブロック図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの構成を示すブロック図である。モータ制御装置１ａは、エンコーダ装置１１２が出力するアナログエンコーダ信号を処理して、モータ１１１の位置および速度の計測と原点の検出を行う。そして、モータ制御装置１ａは、それらの結果に基づいて駆動信号を生成してモータ１１１を駆動する。
【００１１】
１ａは、モータ制御装置である。
１１１は、モータである。モータ１１１は、モータ制御装置１ａの制御対象である。
１１２は、エンコーダ装置である。エンコーダ装置１１２には、ロータリーエンコーダが適用される。エンコーダ装置１１２は、モータ１１１の回転に伴って、モータ１１１の速度・位置情報計測信号としての２相のアナログエンコーダ信号を生成して出力する。エンコーダ装置１１２が出力する２相のアナログエンコーダ信号を、それぞれＡ相信号、Ｂ相信号と称する。
１０９は、Ａ／Ｄコンバータである。Ａ／Ｄコンバータ１０９は、２相のアナログエンコーダ信号（Ａ相信号とＢ相信号）から多値信号（ディジタル信号）を生成して出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０９が生成する多値信号を、それぞれ多値Ａ相信号、多値Ｂ相信号と称する。多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号も、モータ１１１の速度・位置情報計測信号である。
１０１は、モータコントローラである。モータコントローラ１０１は、モータ１１１の駆動制御を行う。
１０２ａ，１０２ｂは、二値化処理部（第一の信号生成手段）である。二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ（第一の信号生成手段）は、Ａ／Ｄコンバータ１０９が出力する多値信号（多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号）を二値化することによって、二値信号（第一の信号）を生成する。二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ（第一の信号生成手段）が生成する二値信号（第一の信号）を、それぞれ、二値Ａ相信号、二値Ｂ相信号と称する。
１０２ｃは、二値化処理部（第二の信号生成手段）である。二値化処理部１０２ｃ（第二の信号生成手段）は、Ａ／Ｄコンバータ１０９が出力する多値信号のいずれか（多値Ａ相信号または多値Ｂ相信号）を二値化することによって、二値信号（第二の信号）を生成する。二値化処理部１０２ｃ（第二の信号生成手段）が生成する二値信号（第二の信号）を、原点検出信号と称する。
１０３は、速度情報計測部である。速度情報計測部１０３は、二値化処理部１０２ａ，１０２ｂが出力する二値信号から、モータ１１１の速度情報を取得する。
１０５は、原点位置計測部（原点位置計測手段）である。原点位置計測部１０５（原点位置計測手段）は、原点検出信号（第二の信号）からモータ１１１の原点を検出する。
１０４は、位置情報計測部（原点位置決定手段）である。位置情報計測部１０４（原点位置決定手段）は、二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号（第一の信号）から、モータ１１１の位置情報を取得する。さらに、位置情報計測部１０４（原点位置決定手段）は、原点位置計測部１０５（原点位置計測手段）によるモータ１１１の原点の検出の結果に基づいて、モータ１１１の原点位置を決定する。
１０６は、サーボ演算部である。サーボ演算部１０６は、外部から入力される速度指令信号・位置指令信号と、速度情報計測部１０３が取得したモータ１１１の速度情報と、位置情報計測部１０４が取得したモータ１１１の位置情報とから、出力制御値を演算して決定する。出力制御値は、モータ１１１の動作（回転方向や回転数など）を規定する値である。
１０７は、出力制御部である。出力制御部１０７は、サーボ演算部１０６が決定した出力制御値から、モータ１１１を駆動するための駆動信号を生成する。なお、この駆動信号はディジタル信号である。
１１０は、モータドライバである。モータドライバ１１０は、出力制御部１０７が生成したディジタル信号である駆動信号を、アナログ信号に変換する。
【００１２】
ここで、二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ（第一信号生成手段、第二信号生成手段）について説明する。図１（ｂ）は、二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの内部構成を示すブロック図である。
１２０は、閾値設定部である。閾値設定部１２０は、二値化処理を行うための閾値（電圧レベル）を設定する。
１２１は、比較部である。比較部１２１は、入力された多値信号（多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号）と閾値設定部１２０が設定した閾値とを比較し、比較結果に応じて二値信号を生成して出力する。
【００１３】
モータ制御装置１ａの全体的な動作は、次のとおりである。
エンコーダ装置１１２は、２相のアナログエンコーダ信号（Ａ相信号とＢ相信号）を生成し、Ａ／Ｄコンバータ１０９に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ１０９は、２相のアナログエンコーダ信号のそれぞれを、多値信号である多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号に変換する。そして、Ａ／Ｄコンバータ１０９は、生成した多値信号のそれぞれを、二値化処理部１０２ａ，１０２ｂに出力する。さらに、Ａ／Ｄコンバータ１０９は、生成した多値信号のいずれかを、二値化処理部１０２ｃにも出力する。
二値化処理部１０２ａ，１０２ｂ（第一の信号生成手段）は、Ａ／Ｄコンバータ１０９が出力した多値信号を、速度・位置計測用の閾値（第一の閾値）で二値化し、二値信号である二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号（第一の信号）を生成する。
二値化処理部１０２ｃは、速度・位置計測用の閾値（第一の閾値）とは異なる原点位置計測用の閾値（第二の閾値）で二値化し、二値信号である原点検出信号（第二の信号）を生成する。そして、二値化処理部１０２ｃ（第二の信号生成手段）は、原点検出信号（第二の信号）を原点位置計測部１０５（原点位置計測手段）に出力する。
原点位置計測部１０５は、原点検出信号（第二の信号）からモータ１１１の原点を検出し、検出結果を位置情報計測部１０４（原点位置決定手段）に出力する。
位置情報計測部１０４（原点位置決定手段）は、二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号（第一の信号）から、モータ１１１の位置情報を取得する。さらに、位置情報計測部１０４（原点位置決定手段）は、原点位置計測部１０５（原点位置計測手段）が出力する検出結果に基づいて、モータ１１１の原点位置を決定する。
速度情報計測部１０３は、二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号（第一の信号）から、モータ１１１の速度情報を取得する。
【００１４】
次に、エンコーダ装置１１２の構成を、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）（ｄ）は、エンコーダ装置１１２の構成を模式的に示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すコードホイールに形成されるスケールの構成の例を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、コードホイールに形成されるスケールの構成の他の例を模式的に示す図である。
２０１は、エンコーダである。２０２は、コードホイールである。図２（ａ）に示すように、エンコーダ装置１１２は、エンコーダ２０１とコードホイール２０２を有する。
２０１１は、エンコーダ２０１の発光素子（光源）である。２０１２はエンコーダ２０１の受光素子である。図２（ａ）に示すように、エンコーダ２０１は、発光素子２０１１（光源）と受光素子２０１２を有する。発光素子２０１１（光源）には、たとえばＬＥＤなどが適用できる。
コードホイール２０２は、モータ１１１の回転軸に連動して回転する。２０４は、第一のスケールである。２０３は、第二のスケールである。コードホイール２０２には、複数の第一のスケール２０４および一つの第二のスケール２０３が、回転方向（円周方向）に沿って所定の一定な間隔で形成される。第一のスケール２０４および第二のスケール２０３は、発光素子２０１１が発する光を反射する。また、隣接する第一のスケール２０４どうしの間、および隣接する第一のスケール２０４と第二のスケール２０３との間の領域は、光を透過する。
図２（ｄ）に示す様に、コードホイール２０２には、複数の第一のスケール２０４および複数の第二のスケール２０３が、回転方向（円周方向）に沿って所定の一定な間隔で形成しても良い。この場合、第一のスケール２０４に隣接する第二のスケール２０３が原点位置となる。
エンコーダ２０１の発光素子２０１１は、コードホイール２０２に向けて光を照射する。エンコーダ２０１の受光素子２０１２は、発光素子２０１１が発して第一のスケール２０４および第二のスケール２０３で反射した光を受光する。そして、受光素子２０１２は、受光量（受光強度）に応じた電圧レベルを有する電気信号を生成する。
なお、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、エンコーダ装置１１２の模式図であり、実際の物理的な構成を示すものではない。実際のエンコーダ装置１１２においては、エンコーダ２０１の発光素子２０１１（光源）は、コードホイール２０２の回転方向に対して直角な方向から光を照射するように構成される。また、実際のエンコーダ装置１１２は、一般的に、複数の発光素子２０１１（光源）を有する。さらに、実際のエンコーダ装置１１２は、Ａ相信号とＢ相信号を生成するため、スケールと発光素子と受光素子とを二組ずつ有する。
【００１５】
ここで、エンコーダ装置１１２がアナログエンコーダ信号を生成する処理について説明する。モータ１１１の回転に連動して、コードホイール２０２が回転する。エンコーダ２０１の発光素子２０１１が発する光は、第一のスケール２０４および第二のスケール２０３で反射し、それ以外の領域では透過する。このため、第一のスケール２０４および第二のスケール２０３で反射した光が、受光素子２０１２に入射する。そして、受光素子２０１２は、入射した光を電気信号に変換し、受光量（受光強度）に応じた電圧レベルを有する電気信号を生成する。したがって、エンコーダ装置１１２が生成する２相のアナログエンコーダ信号は、第一のスケール２０４および第二のスケール２０３からの反射光によるピークがモータ１１１の回転に同期して現れる波形を有する。
従来のエンコーダ装置においては、コードホイールに形成されるスケールは、すべて同じ大きさと形状であった。このため、コードホイールのスケールで反射する光量は、全てのスケールでほぼ一定であった。
これに対して、本発明の第１実施形態においては、第一のスケール２０４と第二のスケール２０３とが異なる形状に形成される。たとえば、図２（ｂ）に示すように、第二のスケール２０３は、第一のスケール２０４に比較して長手方向寸法が大きい。すなわち、第二のスケール２０３が、第一のスケール２０４に比較して面積が大きい。このような構成によれば、第二のスケール２０３における反射光の光量（光の反射の程度、反射特性）を、第一のスケール２０４における反射光の光量（光の反射の程度）と異ならせることができる（この構成では、反射光の光量を多くすることができる）。
このほか、図２（ｃ）に示すように、第二のスケール２０３の反射光の光量（光の反射の程度）を大きくする構成としては、第一のスケール２０４が格子状に形成される構成が適用できる。このような構成によれば、第一のスケール２０４における光を反射する部分の面積が小さくなるから、第二のスケール２０３での反射光の光量を、第一のスケール２０４より多くすることができる。さらに、反射光の光量を異ならせる構成としては、第一のスケール２０４と第二のスケール２０３とで、色彩（色の種類）を異ならせるという構成や、色の濃度を異ならせるという構成が適用できる。たとえば、第二のスケール２０３が、第一のスケール２０４に比較して、明るい色により形成される構成や、同色であっても明度が高く（濃度が低く）設定される構成が適用できる。
【００１６】
また、前記説明では、反射型のエンコーダ装置を示したが、本発明は、透過型のエンコーダ装置にも適用できる。透過型のエンコーダ装置には、発光素子２０１１と受光素子２０１２とが、コードホイール２０２を挟んで対向するように設けられる。コードホイール２０２に形成される第一のスケール２０４および第二のスケール２０３は、光を透過可能な構成を有する。また、第一のスケール２０４どうしの間の領域、および第一のスケール２０４と第二のスケール２０３との間の領域は、光を透過しない構成を有する。そして、受光素子２０１２は、発光素子２０１１が発してコードホイール２０２からの透過光を受光して電気信号に変換する。透過型のエンコーダ装置においては、第一のスケール２０４と第二のスケール２０３の透過光の光量（光の透過の程度、透過特性）が異なる構成であればよい。たとえば、第二のスケール２０３における光を透過する部分の断面積が、第一のスケール２０４に比較して大きい構成が適用できる。また、第二のスケール２０３は全体が光を透過可能に形成され、第一のスケール２０４が格子状に形成される構成が適用される。さらに、第二のスケール２０３の光の透過率が、第一のスケール２０４より大きい構成が適用できる。たとえば、第二のスケール２０３が、第一のスケール２０４に比較して、明るい色に着色される構成や、同色であっても明度が高く（濃度が低く）設定される構成が適用できる。
【００１７】
次に、モータ制御装置１ａが処理する信号について、図３を参照して説明する。図３は、モータ制御装置１ａが処理する信号を模式的に示す図である。
第二のスケール２０３からの反射光の受光量は、第一のスケール２０４からの反射光の受光量よりも多い。このため、図３に示すように、アナログエンコーダ信号においては、第二のスケール２０３による波のピーク（電圧レベル）が、第一のスケール２０４による波のピーク（電圧レベル）よりも高いレベルとなる。そして、第二のスケール２０３による波の位置が、モータ１１１の原点位置を示す。
図３に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１０９は、２相のアナログエンコーダ信号から、多値信号である多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号を生成する。
二値化処理部１０２ａ，１０２ｂは、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号から、二値信号である二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号を生成する。具体的には、次のとおりである。二値化処理部１０２ａ，１０２ｂの閾値設定部１２０は、速度・位置計測用の二値化閾値Ｐ（第一の閾値）を設定する。二値化処理部１０２ａ，１０２ｂの比較部１２１は、速度・位置計測用の二値化閾値Ｐと、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号のそれぞれとの値を比較する。そして、比較部１２１は、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号のそれぞれについて、速度・位置計測用の二値化閾値Ｐより大きい値をＨＩＧＨレベルに変換し、速度・位置計測用の二値化閾値Ｐ以下の値をＬＯＷレベルに変換する。このように、二値化処理部１０２ａ，１０２ｂは、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号から、ＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルの二値からなる二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号を生成する。
二値化処理部１０２ｃは、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号の一方から、二値信号である原点検出信号（第二の信号）を生成する。具体的には次のとおりである。二値化処理部１０２ｃの閾値設定部１２０は、原点位置計測用の二値化閾値Ｑ（第二の閾値）を設定する。二値化処理部１０２ｃの比較部１２１は、原点位置計測用の二値化閾値Ｑと、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号の一方との値を比較する。そして、比較部１２１は、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号の一方について、原点位置計測用の二値化閾値Ｑより大きい値をＨＩＧＨレベルに変換し、原点位置計測用の二値化閾値Ｑ以下の値をＬＯＷレベルに変換する。このように、二値化処理部１０２ｃは、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号から、ＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルの二値からなる原点検出信号を生成する。
速度・位置計測用の二値化閾値Ｐ（第一の閾値）と、原点位置計測用の二値化閾値Ｑ（第二の閾値）とは、互いに異なる。
二値化処理部１０２ａ，１０２ｂの閾値設定部１２０は、速度・位置計測用の二値化閾値Ｐ（第一の閾値）を、第一のスケール２０４および第二のスケール２０３によるピークがＨＩＧＨレベルに変換される値に設定する。このため、二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号には、第一のスケール２０４と第二のスケール２０３によるピークが、ＨＩＧＨレベルとして含まれる。
二値化処理部１０２ｃの閾値設定部１２０は、原点位置計測用の二値化閾値Ｑ（第二の閾値）を、第二のスケール２０３によるピークがＨＩＧＨレベルに変換され、第一のスケール２０４によるピークはＬＯＷレベルに変換されるような値に設定する。具体的には、原点位置計測用の二値化閾値Ｑは、第二のスケール２０３によるピークよりも小さい値であるが、第一のスケール２０４によるピークよりも大きい値に設定される。このため、原点検出信号には、第二のスケール２０３によるピークが、ＨＩＧＨレベルとして含まれる。しかしながら、原点検出信号には、第一のスケール２０４によるピークは含まれない。
位置情報計測部１０４は、二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号の立ち上がりエッジおよび立下りエッジ（以下、単に「エッジ」と称する。図３では、これらのエッジを、Ｎ−２，Ｎ−１，Ｎ，Ｎ＋１，Ｎ＋２で示す）をカウント（カウントアップ、カウントダウン）する。これにより、モータ１１１の位置が測定できる。すなわち、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置１ａは、モータ１１１の位置をインクリメンタル方式によって計測する。この際に、位置情報計測部１０４がアッププダウンカウンタとして機能する。このように、位置情報計測部１０４は、エッジのカウント数からモータ１１１の位置情報（相対位置）を取得する。
そして、位置情報計測部１０４は、原点検出信号のＨＩＧＨレベルを検出した時に、モータ１１１の位置情報をリセットする。または、位置情報計測部１０４は、ＨＩＧＨレベルが検出された位置をモータ１１１の原点位置に設定する。このような処理により、位置情報計測部１０４は、原点検出信号のＨＩＧＨレベルが検出された位置を、モータ１１１の原点位置に決定することができる。ここで、位置情報計測部１０４は、エッジのカウント数（相対位置）に原点位置を組合せることで、絶対位置を決定している。
【００１８】
次に、モータ制御装置１ａの原点検出処理について、図４を参照して説明する。図４は、モータ制御装置１ａの原点検出処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下の説明では、原点検出信号のＨＩＧＨレベルが検出された位置がモータ１１１の原点位置である仕様を前提とする。
ステップＳ４０１において、位置情報計測部１０４は、原点位置計測部１０５が出力する原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かを判定する。原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルである場合には、ステップＳ４０９に進む。そうでない場合には、ステップＳ４０２に進む。
ステップＳ４０２においては、サーボ演算部１０６は、モータ１１１を所定の方向（たとえばＣＷ方向）に回転させて可動範囲の一方の端部（以下、メカ端と称する）に移動させるような出力制御値を決定する。そして、出力制御部１０７とモータドライバ１１０は、サーボ演算部１０６が決定した出力制御値に基づいて、モータ１１１を所定の方向に回転させて一方のメカ端に移動させる動作を開始する。そして、ステップＳ４０３に進む。
ステップＳ４０３においては、位置情報計測部１０４は、原点位置計測部１０５が出力する原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かを判定する。原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルである場合には、ステップＳ４０９に進む。そうでない場合には、ステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４においては、位置情報計測部１０４は、モータ１１１が一方のメカ端に到達したか否かを判定する。モータ１１１が一方のメカ端に到達していないと判定された場合には、ステップＳ４０２に進む。そして、モータ１１１が一方のメカ端に到達したと判定されるまで、ステップＳ４０２〜Ｓ４０４の処理を繰り返す。
このように、ステップＳ４０２〜Ｓ４０４においては、モータ制御装置１ａは、モータ１１１を所定の方向に回転させて一方のメカ端に移動させる。そして、モータ制御装置１ａは、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かの判定を継続する。この間に、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであると判定された場合には、原点位置が検出されたことを示す。この場合には、ステップＳ４０９に進む。
一方、ステップＳ４０４においてモータ１１１が一方のメカ端に到達したと判定された場合には、モータ１１１が所定の方向に回転して一方のメカ端に到達するまでの間に、原点位置が検出されなかったことを示している。この場合には、ステップＳ４０５に進む。
ステップＳ４０５においては、サーボ演算部１０６は、モータ１１１を前記所定の方向とは反対方向（たとえばＣＣＷ方向）に回転させて前記一方とは反対側である他方のメカ端に移動させる出力制御値を決定する。そして、出力制御部１０７とモータドライバ１１０は、サーボ演算部１０６が決定した出力制御値に基づいて、モータ１１１を前記所定の方向とは反対の方向に回転させて他方のメカ端に移動させる動作を開始する。そして、ステップＳ４０６に進む。
ステップＳ４０６においては、位置情報計測部１０４は、原点位置計測部１０５が出力する原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かを判定する。原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルである場合には、ステップＳ４０９に進む。そうでない場合には、ステップＳ４０７に進む。
ステップＳ４０７においては、位置情報計測部１０４は、モータ１１１が他方のメカ端に到達したか否かを判定する。モータ１１１が他方のメカ端に到達していないと判定された場合には、ステップＳ４０５に進む。そして、モータ１１１が他方のメカ端に到達したと判定されるまで、ステップＳ４０５〜Ｓ４０７の処理を繰り返す。
このように、ステップＳ４０５〜Ｓ４０７においては、モータ制御装置１ａは、モータ１１１を前記所定の方向とは反対方向に回転させて他方のメカ端に移動させながら、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かの判定を継続する。そして、この間に、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであると判定された場合には、原点が検出されたことを示す。この場合には、ステップＳ４０９に進む。
一方、ステップＳ４０７においてモータ１１１が他方のメカ端に到達したと判定された場合には、モータ１１１が所定の方向に回転して一方のメカ端から他方のメカ端に到達するまでの間に、原点が検出されなかったことを示している。すなわち、この場合には、モータ１１１の可動範囲の全域にわたって、原点が検出されなかったことを示す。この場合には、ステップＳ４０８に進む。
ステップＳ４０８においては、サーボ演算部１０６は、原点を検出できなかったとして、エラーであると判定する。そして、モータ制御装置１ａは、原点検出処理を終了する。
ステップＳ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６において、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであると判定された場合には、モータ１１１の原点が検出されたことを示している。この場合には、ステップＳ４０９に進む。そして、ステップＳ４０９においては、位置情報計測部１０４は、エッジのカウント数をリセットするか、または、ＨＩＧＨレベルが検出された位置をモータ１１１の原点位置に設定する。
【００１９】
以上のように、エンコーダ装置１１２のコードホイール２０２に、第一のスケール２０４と第二のスケール２０３が形成される。そして、第二のスケール２０３が、エンコーダ装置１１２の特異点となる。モータ制御装置１ａは、この特異点を信号処理によって判別することによって、モータ１１１の原点を検出できる。このように、本発明の第１実施形態にかかるモータ制御装置１ａによれば、原点位置検出のための部品や機器を別途追加することなく、原点位置を検出できる。したがって、部品増加によるコストアップなしに、速度・位置計測と原点検出に両立が可能になる。
【００２０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。ここでは、第一実施形態と相違する構成について説明する。第１実施形態と共通する構成については同じ符号を付して示し、説明は省略することがある。
図５は、本発明の第２実施形態にかかるモータ制御装置１ｂの構成を示すブロック図である。図５に示すように、第２実施形態にかかるモータ制御装置１ｂは、第１実施形態にかかるモータ制御装置１ａ（図１参照）と比較すると、モータコントローラ５０１の構成が相違する。第２実施形態にかかるモータ制御装置１ｂのモータコントローラ５０１は、角度分割処理部５０２（第一の信号生成手段）を有する。
角度分割処理部５０２（第一の信号生成手段）は、Ａ／Ｄコンバータ１０９が出力する多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号のそれぞれを角度分割する。角度分割処理部５０２が生成する信号（第一の信号）を、分割Ａ相信号、分割Ｂ相信号と称する。
二値化処理部１０２ｃ（第二の信号生成手段）は、原点位置計測用として、多値Ａ相信号を原点位置計測用の閾値で二値化した二値信号である原点検出信号（第二の信号）を生成する。
原点位置計測部１０５は、原点検出信号から原点の検出を行う。
そして、位置情報計測部１０４は、原点位置計測部１０５による原点の検出結果に基づいて、モータ１１１の原点を決定する。すなわち、位置情報計測部１０４は、原点位置計測部１０５がモータ１１１の原点を検出した場合には、位置情報をリセットするか、または原点位置計測部１０５が検出した位置を原点に決定する。
【００２１】
次に、モータ制御装置１ｂが処理する信号について、図６を参照して説明する。図６は、モータ制御装置１ｂが処理する信号を模式的に示す図である。
エンコーダ装置１１２のエンコーダ２０１が生成するアナログエンコーダ信号（Ａ相信号とＢ相信号）と、Ａ／Ｄコンバータ１０９が生成する多値信号（二値Ａ相信号と二値Ｂ相信号）は、第１実施形態と同じである。
角度分割処理部５０２は、所定の角度計算によって、多値Ａ相信号と多値Ｂ相信号のそれぞれを角度分割する。これにより、角度分割処理部５０２は、分割Ａ相信号と分割Ｂ相信号を生成する。角度分割には、公知の各種方法が適用できる。したがって説明は省略する。
一方、二値化処理部１０２ｃは、原点位置計測用の二値化閾値Ｑを用いて、多値Ａ相信号または多値Ｂ相信号を二値化する。この処理は、第１実施形態と同じである。
位置情報計測部１０４は、分割Ａ相信号と分割Ｂ相信号の立ち上がりエッジおよび立下りエッジ（図６においては、これらのエッジをＭ−２，Ｍ−１，Ｍ，Ｍ＋１，Ｍ＋２で示す。以下、単にエッジと称する）をカウントする。これにより、位置情報計測部１０４は、第一実施形態と同様に、モータ１１１の位置が測定できる。
なお、分割Ａ相信号と分割Ｂ相信号は、角度分割処理部５０２により角度分割されている。このため、多値Ａ相信号のレベルが原点位置計測用の二値化閾値Ｑを超えている間に、エッジが複数回にわたってカウントされることがある。そこで、多値Ａ相信号のレベルが原点位置計測用の二値化閾値Ｑを超えている間においてエッジが１回のみカウントされるようにする必要がある。このため、二値化処理部１０２ｃは、前記条件を充足するように、原点位置計測用の二値化閾値Ｑの値を変更する。具体的には、図６に示すように、閾値設定部１２０は、原点位置計測用の二値化閾値Ｑの値を大きくする。多値信号は、図６に示すように、正弦波のような波形を有する。したがって、原点位置計測用の二値化閾値Ｑの値が大きくなると、多値信号のうちの原点位置計測用の二値化閾値Ｑを超える期間が短くなる。このため、原点検出信号におけるＨＩＧＨレベルの期間が短くなる。そして、原点検出信号におけるＨＩＧＨレベルの期間が短くなると、ＨＩＧＨレベルの期間におけるエッジのカウント数が減少する。このように、二値化処理部１０２ｃの閾値設定部１２０は、原点位置検出用の二値化閾値Ｑの値を大きくする。これによって、多値Ａ相信号のレベルが原点位置計測用の二値化閾値Ｑを超えている間に、エッジが１回のみカウントされるようにする。
そして、位置情報計測部１０４は、変更した原点位置計測用の二値化閾値Ｑにより二値化された原点検出信号のＨＩＧＨレベルを検出した時に、モータ１１１の位置情報をリセットするか、または検出した位置を原点に決定する。図６においては、位置情報計測部１０４は、エッジＭが検出された位置を原点に決定する。
【００２２】
次に、モータ制御装置１ｂの原点検出処理について、図７を参照して説明する。図７は、モータ制御装置１ｂの原点検出処理の流れを表すフローチャートである。なお、図７のステップＳ４０１〜Ｓ４０８は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
ステップＳ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６において、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであると判定された場合には、ステップＳ７０１に進む。ステップＳ７０１においては、位置情報計測部１０４は、原点検出信号がＨＩＧＨレベルの間におけるエッジをカウントする。そして、ステップＳ７０２に進む。
ステップＳ７０２においては、位置情報計測部１０４は、原点検出信号がＨＩＧＨレベルの間のカウント数が１であるか否かを判定する。カウント数が１であると判定された場合には、ステップＳ７０７に進む。
ステップＳ７０７においては、位置情報計測部１０４は、カウント数をリセットするか、または、カウント数が１である位置を原点に決定する。そして原点検出処理を終了する。
ステップＳ７０２においてカウントが１でないと判定された場合は、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３においては、二値化処理部１０２ｃは、二値化閾値Ｑを所定量大きくする。前記のとおり、原点位置計測用の二値化閾値Ｑが大きくなるにしたがって、原点検出信号におけるＨＩＧＨレベルの期間が短くなる。このため、ＨＩＧＨレベルの期間におけるエッジのカウント数が減少する。そして、ステップＳ７０４に進む。
ステップＳ７０４においては、サーボ演算部１０６は、モータ１１１を所定の方向（たとえばＣＷ方向）に所定量回転させる出力制御値を決定する。そして、出力制御部１０７とモータドライバ１１０は、サーボ演算部１０６が決定した出力制御値に基づいて、モータ１１１を所定の方向に所定量回転させる。そして、ステップＳ７０５に進む。
ステップＳ７０５においては、サーボ演算部１０６は、モータ１１１を前記所定の方向とは反対方向（たとえばＣＣＷ方向）に前記所定量とは異なる他の所定量回転させる出力制御値を決定する。そして、出力制御部１０７とモータドライバ１１０は、サーボ演算部１０６が決定した出力制御値に基づいて、モータ１１１を他の所定の方向に他の所定量回転させる。ここで、サーボ演算部１０６は、他の所定量を前記所定量よりも大きい値に設定する。たとえば、サーボ演算部１０６は、他の所定量を前記所定量の２倍に設定する。そして、ステップＳ７０６に進む。
ステップＳ７０６においては、サーボ演算部１０６は、原点位置計測部１０５が出力する原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルであるか否かを判定する。ＨＩＧＨレベルであると判定された場合には、ステップＳ７０１に進み、ステップＳ７０１以下の処理を繰り返す。ＨＩＧＨレベルでないと判定された場合には、ステップＳ７０５に進み、ステップＳ７０６においてＨＩＧＨレベルであると判定されるまでこの処理を繰り返す。
以上のとおり、ステップＳ７０１〜Ｓ７０６の処理を繰り返すことによって、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルである期間におけるエッジのカウント数が１となる。そして、位置情報計測部１０４は、カウント数が１である場合に、原点検出信号のレベルがＨＩＧＨレベルとなった位置を、モータ１１１の原点位置に決定する。
このような処理によって、モータ制御装置１ｂは、原点の検出および原点の位置の決定を行う。
【００２３】
以上、本発明の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本発明の第２実施形態によれば、アナログエンコーダ信号を角度分割して原点を検出することによって、高精度な原点検出が可能になる。
【００２４】
本発明の各実施形態にかかるモータ制御装置は、エンコーダ装置とコンピュータとにより構成される。コンピュータは、所定の処理を実行するＣＰＵと、プログラムや各種データなどを格納する記憶装置と、外部とのデータの入出力を行うインターフェースとを含んで構成される。そして、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、前記処理が実行される。なお、本発明の各実施形態にかかるモータ制御装置は、専用のハードウェアにより実現される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１ａ、ｂ：モータ制御装置
１０１：モータ制御コントローラ
１０２：二値化処理部
１０３：速度情報計測部
１０４：位置情報計測部
１０５：原点位置計測部
１０６：サーボ演算部
１０７：出力制御部
１０９：Ａ／Ｄコンバータ
１１０：モータドライバ
１１１：モータ
１１２：エンコーダ
１２０：閾値設定部
１２１：比較部
２０１：エンコーダ
２０１１：発光素子
２０１２：受光素子
２０２：コードホイール
２０３：第二のスケール
２０４：第一のスケール
【図１】
2013246054.tif 000003
【図２】
2013246054.tif 000004
【図３】
2013246054.tif 000005
【図４】
2013246054.tif 000006
【図５】
2013246054.tif 000007
【図６】
2013246054.tif 000008
【図７】
2013246054.tif 000009