特許 7368507 アブソリュートエンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】アブソリュートエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20231017BHJP

   G01D 5/244 20060101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

G01D5/347 110B

G01D5/244 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021571283

(86)(22)【出願日】2021-01-18

(86)【国際出願番号】 JP2021001529

(87)【国際公開番号】W WO2021145460

(87)【国際公開日】2021-07-22

【審査請求日】2022-07-15

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2020/001526

(32)【優先日】2020-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(74)【代理人】

【識別番号】100085213

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100196623

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 計介

(72)【発明者】

【氏名】赤間 俊一

(72)【発明者】

【氏名】福田 詩郎

(72)【発明者】

【氏名】村山 恭規

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６４－７４４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０５５７５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－２８９４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２０４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０７８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／２０７８４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平７－４０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８１２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－３５５３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／３８

Ｈ０２Ｋ １１／００－１１／４０

Ｈ０２Ｐ ６／００－６／３２

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｂ６０Ｋ ２３／００－２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の係合突起部を有する回転体と前記複数の係合突起部のうち一つの係合突起部に係合する係合ピンとを有するブレーキ機構と、
機械角３６０度の範囲内に周方向に等間隔に配置され、ＡＢ相信号を生成する複数のＡＢ相信号被検出部と、
Ｚ相信号の立ち上がりを生成するＺ相信号立ち上がり被検出部及びＺ相信号の立ち下がりを生成するＺ相信号立ち下がり被検出部をそれぞれ有し、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部とが周方向に交互に位置するように、機械角３６０度の範囲内に周方向に配置される複数のＺ相信号被検出部と、
前記ＡＢ相信号と前記Ｚ相信号とをコンピュータに出力可能な出力部と、
を有し、
計測対象部材の機械角３６０度以内の回転角度の取得に用いられるアブソリュートエンコーダであって、
前記ＡＢ相信号被検出部と前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部と前記回転体とは、一体に回転し、
前記回転体の係合突起部は、前記回転体の回転範囲を、複数の規制範囲に分割するように設けられていて、
前記複数のＺ相信号被検出部は、
周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との間に前記ＡＢ相信号被検出部が位置するように配置されるとともに、
前記複数の規制範囲のそれぞれに、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を少なくとも一組含むとともに、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部との周方向の間隔、及び、周方向に隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔のうち少なくとも一つの間隔が前記複数の規制範囲においてそれぞれ異なるように配置されている、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項2】

請求項１に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記複数のＺ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、
周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部によって規定される周方向の角度範囲のうち前記係合突起部が位置する角度範囲における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔が、前記係合突起部が位置する他の角度範囲における間隔の少なくとも一つと同じになるように、配置されている、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記回転体は、
前記機械角３６０度の範囲内に、前記係合突起部を少なくとも２つ有する、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記回転体は、
前記機械角３６０度の範囲内に、前記係合突起部を６つ有する、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記Ｚ相信号被検出部は、
前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、
前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔が全て異なり、且つ前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、
前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔が全て異なり、且つ複数の前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、
前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なり、且つ複数の前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、のうち少なくとも一つのＺ相信号被検出部を含む、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項6】

請求項５に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、
前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、
前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、複数の前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置され、
前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔が全て異なる場合、複数の前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置され、
前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、複数の前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置される、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記回転体と一体に回転する回転板を有し、
前記回転板は、前記複数のＡＢ相信号被検出部、前記複数のＺ相信号立ち上がり被検出部及び前記複数のＺ相信号立ち下がり被検出部を有する、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項8】

請求項１から６に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記回転体は、前記複数のＡＢ相信号被検出部、前記複数のＺ相信号立ち上がり被検出部及び前記複数のＺ相信号立ち下がり被検出部を有する、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項9】

請求項８に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記Ｚ相信号被検出部が設けられた前記回転体の変形による前記Ｚ相信号の異常を検出する異常検出部を備える、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項10】

請求項９に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
モータに設けられ、
前記異常検出部は、前記Ｚ相信号の異常を前記モータの電気角に基づいて検出する、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記ＡＢ相信号被検出部を検出するＡＢ相信号検出部と、
前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出するＺ相信号検出部と、を有し、
前記ＡＢ相信号は、前記ＡＢ相信号被検出部が前記ＡＢ相信号検出部によって検出されることにより生成され、
前記Ｚ相信号は、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部が前記Ｚ相信号検出部によって検出されることにより生成され、
複数の前記Ｚ相信号における信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間隔、隣り合う信号波形の立ち上がりから立ち上がりまでの間隔、隣り合う信号波形の立ち下がりから立ち下がりまでの間隔または隣り合う信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでの間隔で生成される前記ＡＢ相信号の数から前記ＡＢ相信号のエラーを訂正するエラー訂正部を備える、
アブソリュートエンコーダ。

【請求項12】

請求項１１に記載のアブソリュートエンコーダにおいて、
前記ブレーキ機構によって前記回転体の回転の範囲が制限されている場合、前記回転体が回転可能な範囲内において時計回りと反時計回りとに複数回、回転している際に前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出する、
アブソリュートエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アブソリュートエンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

インクリメンタル信号を出力する光学式のＡ相信号とＢ相信号の合成信号を出力するＡＢ相信号センサ及びアブソリュート信号を出力する磁気式のＺ相信号センサの信号を処理することによって、例えばモータ等の回転軸の絶対回転角（機械角３６０度）を取得するエンコーダと、ブレーキ機構とを備えたモータシステムが提案されている。特許文献１に開示されているモータシステムは、前記モータの回転角を検出するための前記ＡＢ相信号センサの被検出部材である信号検出パターンと、１回転以内の回転角の絶対位置を検出するためのＺ相信号センサの被検出部材である信号検出用の複数の永久磁石及び複数のホールセンサとを有する。

【0003】

前記ＡＢ相信号センサの信号検出パターンは、前記モータの回転軸に固定されたディスク上に設けられている。前記Ｚ相信号センサの信号検出用の前記複数の永久磁石は、周方向長さが等しく、且つ、前記歯車型ブレーキホイールの周方向に並んで設けられている。さらに、前記Ｚ相信号センサの信号検出用の前記複数のホールセンサは、前記永久磁石上に固定されている。前記Ｚ相信号センサは、複数の磁気センサを有する。前記Ｚ相信号センサでは、前記モータの回転軸が１回転する間の回転角は、前記永久磁石と前記ホールセンサとによって２４の区間に分割されている。前記エンコーダは、同一回転方向における前記２４の区間のうち１つの区間内のＡＢ相信号のパルスと位相をカウントすることによって、前記モータの回転角を決定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１８１２３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、交流のブラシレスモータでは、電源投入後も回転角度を維持するために、前記ブラシレスモータの電気角に関する情報が必要である。上述のＡＢ相信号センサ及びＺ相信号センサを有するエンコーダ及びブレーキ機構を有するモータシステムは、電源の投入後にブレーキ機構によるロックが解除された際、前記モータの回転角度を保持するために前記モータの電気角に関する情報をコンピュータに出力することができる。前記モータシステムは、電源が投入された際に、前記エンコーダのＺ相信号センサによって、前記永久磁石の磁極に関する情報と前記ホールセンサの信号を前記コンピュータに出力する。前記コンピュータは、前記モータの回転角を含む区間を算出する。前記コンピュータは、算出した前記区間から前記モータの粗い電気角を算出する。

【0006】

このように、特許文献１に開示されるエンコーダのＺ相信号センサは、ブレーキ機構によって回転範囲が規制されている前記モータの電気角を算出するために、前記複数の永久磁石、前記複数の磁気センサ、前記複数のホールセンサ及び前記ＡＢ相信号センサのＩＣチップとは異なる専用のＩＣチップを必要とする。そのため、Ｚ相信号センサの構造が複雑になる。さらに、前記エンコーダは、光学式の前記ＡＢ相信号センサの信号パターンが設けられた前記ディスクと、磁気式の前記Ｚ相信号センサの永久磁石及び複数のホールセンサが設けられる前記歯車型ブレーキホイールとを必要とする。そのため、前記エンコーダの構造が複雑になる。そこで、ブレーキ機構によって計測対象部材の回転範囲が制限されていても、簡素な構造によって計測対象部材の回転角度を算出可能な信号を出力するアブソリュートエンコーダが望まれている。

【0007】

本発明は、ブレーキ機構によって計測対象部材の回転範囲が制限されていても、簡素な構造によって計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができるアブソリュートエンコーダ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】

【0008】

本発明者は、ブレーキ機構によって計測対象部材の回転範囲が制限されていても、簡素な構造によって計測対象部材の回転角度を算出可能な信号を出力するアブソリュートエンコーダの構成について検討した。鋭意検討の結果、本発明者は、以下のような構成に想到した。

【0009】

本発明の一実施形態に係るアブソリュートエンコーダは、複数の係合突起部を有する回転体と前記複数の係合突起部のうち一つの係合突起部に係合する係合ピンとを有するブレーキ機構と、機械角３６０度以内に周方向に等間隔に配置され、ＡＢ相信号を生成する複数のＡＢ相信号被検出部と、Ｚ相信号の立ち上がりを生成するＺ相信号立ち上がり被検出部及びＺ相信号の立ち下がりを生成するＺ相信号立ち下がり被検出部をそれぞれ有し、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部とが周方向に交互に位置するように、機械角３６０度の範囲内に周方向に配置される複数のＺ相信号被検出部と、前記ＡＢ相信号と前記Ｚ相信号とをコンピュータに出力可能な出力部と、を有し、計測対象部材の機械角３６０度以内の回転角度の取得に用いられるアブソリュートエンコーダである。

【0010】

前記ＡＢ相信号被検出部と前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部と前記回転体とは、一体に回転する。前記回転体の係合突起部は、前記回転体の回転範囲を、複数の規制範囲に分割するように設けられてる。前記複数のＺ相信号被検出部は、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との間に前記ＡＢ相信号被検出部が位置するように配置されるとともに、前記複数の規制範囲のそれぞれに、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を少なくとも一組含むとともに、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との間隔、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部との間隔、及び、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との間隔のうち少なくとも一つの間隔が前記複数の規制範囲においてそれぞれ異なるように配置されている。

【0011】

上述の構成により、前記ブレーキ機構によって前記アブソリュートエンコーダの回転範囲が制限されている場合、前記アブソリュートエンコーダは、前記回転範囲内において計測対象部材であるモータ等によって回転することにより、ＡＢ相信号及びＺ相信号を生成する。前記アブソリュートエンコーダは、前記回転の範囲内において生成したＡＢ相信号とＺ相信号とを前記コンピュータに出力する。

【0012】

前記アブソリュートエンコーダは、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との組み合わせによって定まる間隔が前記ブレーキ機構によって分割される複数の規制範囲のそれぞれで異なるように前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部とが配置されている。前記コンピュータは、予め記憶された前記複数の規制範囲毎の前記間隔から取得したＺ相信号の前記間隔と前記間隔におけるＡＢ相信号のパルス数とによって、前記規制範囲を特定するとともに、前記規制範囲内における機械角を特定する。これにより、前記ブレーキ機構によって計測対象部材の回転範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の機械角を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0013】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記複数のＺ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部によって規定される周方向の角度範囲のうち一つの前記係合突起部が位置する角度範囲における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔が、他の前記係合突起部が位置する他の角度範囲における間隔の少なくとも一つと同じになるように、配置されている。すなわち、前記複数のＺ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、周方向に隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部の間に前記係合突起部が配置されるような角度範囲のうち、角度範囲の幅（前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部の間隔）が他の角度範囲の幅と等しくなるような角度範囲が１つ以上あるように、配置されている。

【0014】

上述の構成により、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との組み合わせによって規定される周方向の間隔が全て異なるように前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を配置する必要がない。つまり、前記係合突起部の周方向両方に位置する前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔は、他の前記係合突起部の周方向両方に位置する前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との周方向の間隔の少なくとも一つと同じになるように、配置してもよい。これにより、前記Ｚ相信号被検出部によって生成される前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との組み合わせによって規定される周方向の間隔のばらつきを小さくできる。従って、機械角３６０度内の回転角度を取得する各処理の平準化が図られ、前記計測対象部材の回転角度を特定するコンピュータの処理のピーク負荷を低減することができる。一般にリアルタイム制御を実行するための前記コンピュータはピーク負荷時にもリアルタイム性を失わないような性能が要求される。よって、ピーク負荷を低減することでコンピュータの要求性能を簡素化できる。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0015】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記回転体は、機械角３６０度内に前記係合突起部を少なくとも２つ有する。

【0016】

上述の構成により、前記ブレーキ機構によって計測対象部材の回転角度が前記少なくとも２つの前記係合突起部によって制限されている場合、前記計測対象部材は、機械角１８０度未満の回転角度に制限される。前記アブソリュートエンコーダは、前記アブソリュートエンコーダの電源がオフの場合に前記計測対象部材が回転されても、機械角１８０度未満の範囲において回転角度を特定するためのＡＢ相信号とＺ相信号とを前記コンピュータに出力する。前記コンピュータは、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転角度が１８０度未満であることを前提とできるので、前記計測対象部材の回転角度を一義的に算出することができる。これにより、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0017】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記回転体は、機械角３６０度内に前記係合突起部を６つ有する。

【0018】

上述の構成により、前記ブレーキ機構によって計測対象部材の回転角度が６つの前記係合突起部によって制限されている場合、前記計測対象部材は、係合突起部のうち任意の２つの係合突起部が係合ピンに接触しない状態であっても機械角１８０度未満の回転角度に制限される。前記コンピュータは、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転角度が１８０度未満であることを前提とできるので、前記計測対象部材の回転角度を一義的に算出することができる。これにより、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0019】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記Ｚ相信号被検出部は、前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なり、且つ前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔が全て異なり、且つ前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なり、且つ前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における中央値と最も小さい間隔との差、及び前記中央値と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さいＺ相信号被検出部と、のうち少なくとも一つのＺ相信号被検出部を含む。

【0020】

上述の構成では、前記Ｚ相信号被検出部は、前記ブレーキ機構の隣り合う前記係合突起部によって制限される前記回転体の回転角度の範囲の全てにおいて、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との組み合わせによって規定される間隔のうち少なくとも一つの間隔が所定の範囲内のばらつきにおいて全て異なる。

【0021】

前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、前記コンピュータは、一つの前記Ｚ相信号の立ち上がりと立ち下がりの両方において割り込み処理を発生させることで、前記アブソリュートエンコーダの１回転中における絶対位置の検出機会を増やすことができる。一方、前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔が全て異なる場合、または、前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、前記コンピュータは、一つの前記Ｚ相信号の立ち上がりもしくは立ち下がりの一方に割り込み処理を発生させることで計算負荷を抑えることができる。

【0022】

前記アブソリュートエンコーダは、隣り合う前記Ｚ相信号の信号波形における任意の間隔において、機械角３６０度以内の間隔における中央値と一番小さい間隔との差及び前記中央値と一番大きい間隔との差が両方とも前記中央値の半分より小さくなるように構成されている。このため、前記アブソリュートエンコーダは、一定の回転速度において、前記中央値を基準として、所定のばらつきの範囲内に収まるように前記Ｚ相信号を生成させる。つまり、前記アブソリュートエンコーダは、前記Ｚ相信号を所定時間以上の時間間隔によって生成する。従って、前記アブソリュートエンコーダに接続される前記コンピュータは、前記Ｚ相信号を取得する度に発生する絶対回転角を算出する割り込み処理の時間間隔が所定時間以上になり、機械角３６０度内の回転角度の位置を取得する各処理の平準化を図ることができる。

【0023】

これにより、前記コンピュータの処理のピーク負荷を低減して前記コンピュータのハードウェアリソースの設計自由度を向上させることができる。モータ制御のようなリアルタイム制御に供されるコンピュータはピーク負荷時にもリアルタイム性を失わないことが求められる。よって、前記アブソリュートエンコーダからの信号処理のピーク負荷の低減によって前記コンピュータの最大処理性能を抑制することができる。また、同じ処理性能のコンピュータである場合、前記アブソリュートエンコーダからの信号処理のピーク負荷が低減されれば、前記コンピュータが他の処理を実行することができる。

【0024】

上述の構造よって、前記アブソリュートエンコーダは、前記計測対象部材の回転角度を取得する処理を簡易にすることができる。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転角度の範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0025】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置される。

【0026】

また、前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔が全て異なる場合、前記隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置される。

【0027】

また、前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、前記複数の規制範囲のそれぞれにおいて、前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔が全て異なる場合、前記隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置される。

【0028】

また、前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部は、前記ブレーキ機構の隣り合う前記係合部によって制限される前記回転体の回転角度の範囲の全てにおいて、複数の前記Ｚ相信号において、隣り合う信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでの間隔が全て異なる場合、隣り合う信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでの間隔における最も小さい間隔と最も大きい間隔との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように配置される。

【0029】

上述の構成では、前記アブソリュートエンコーダは、一定の回転速度において、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部との組み合わせによって規定される間隔が前記中央値を基準として所定のばらつきの範囲内に収まるように前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部と前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部とが配置される。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。また、前記コンピュータの処理負荷を低減して前記コンピュータのハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0030】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記アブソリュートエンコーダは、前記回転体と一体に回転する回転板を有する。前記回転板は、前記ブレーキ機構と一体に回転するような一つ以上の回転板として構成される。すなわち前記回転板は、前記複数のＡＢ相信号被検出部、前記複数のＺ相信号立ち上がり被検出部及び前記複数のＺ相信号立ち下がり被検出部を有する。

【0031】

前記ＡＢ相信号被検出部と前記Ｚ相信号被検出部とは、共に前記回転板に設けられている。従って、前記ＡＢ相信号被検出部と前記Ｚ相信号被検出部とは、位相が固定された状態において一体に前記計測対象部材または前記回転体に設けられる。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0032】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記ブレーキ機構として構成される回転体は、前記複数のＡＢ相信号被検出部及び前記複数のＺ相信号被検出部を有する。すなわち前記複数のＡＢ相信号被検出部及び前記複数のＺ相信号被検出部とブレーキ機構が同一の回転体として供される。

【0033】

上述の構成では、前記ＡＢ相信号被検出部と前記Ｚ相信号被検出部とは、位相が固定された状態において一体に前記ブレーキ機構の前記回転体に設けられる。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0034】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記Ｚ相信号被検出部が設けられた前記回転体の変形、前記Ｚ相信号被検出部の劣化及び汚損等による前記Ｚ相信号の異常を検出するためのハードウェアとして構成される異常検出部を備える。

【0035】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記アブソリュートエンコーダは、モータに設けられる。前記異常検出部は、前記Ｚ相信号の異常を前記モータの電気角に基づいて検出する。例えば、前記コンピュータは、前記アブソリュートエンコーダと一体に回転する前記モータのホール素子、前記ブレーキ機構の前記係合突起部で反応する近接センサにより、ソフトウェアによって前記アブソリュートエンコーダの異常を検出するよりも速やかに異常を検出することができる。よって、前記コンピュータの処理負荷を低減して前記コンピュータのハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0036】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、前記ＡＢ相信号被検出部を検出するＡＢ相信号検出部と、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出するＺ相信号検出部と、を有する。前記ＡＢ相信号は、前記ＡＢ相信号被検出部が前記ＡＢ相信号検出部によって検出されることにより生成され、前記Ｚ相信号は、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部が前記Ｚ相信号検出部によって検出されることにより生成される。この構成から、複数の前記Ｚ相信号における信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間隔、隣り合う信号波形の立ち上がりから立ち上がりまでの間隔、隣り合う信号波形の立ち下がりから立ち下がりまでの間隔または隣り合う前記信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでの間隔において生成される前記ＡＢ相信号のパルス数から前記ＡＢ相信号のエラーを訂正するエラー訂正機能を実現できる。

【0037】

前記アブソリュートエンコーダは、前記ＡＢ相信号の一部が検出できないエラーが生じても、前記Ｚ相信号被検出部における前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部から前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部までの角度範囲の差異を利用することにより、エラーが発生した前記ＡＢ相信号を容易に推測することができる。これにより、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成するとともに、前記コンピュータの処理負荷を低減してコンピュータのハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0038】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記アブソリュートエンコーダは、前記ブレーキ機構によって前記回転体の規制範囲が制限されている場合、前記回転体が回転可能な範囲内において時計回りと反時計回りとに複数回、往復回転している際に前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部及び前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出する制御装置を備える。

【0039】

上述の構成では、前記アブソリュートエンコーダは、前記規制範囲が制限されている前記回転体を時計回りと反時計回りに複数回、往復回転させている間に少なくとも一つのＺ相信号とＡＢ相信号とが生成される。前記コンピュータは、アブソリュートエンコーダから前記Ｚ相信号における信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでの組み合わせによる間隔における前記ＡＢ相信号のパルス数を確実に取得することができる。これにより、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0040】

他の観点によれば、本発明のアブソリュートエンコーダは、以下の構成を含むことが好ましい。前記アブソリュートエンコーダは、電源がオフになる直前の機械角の値と決められた原点からの回転回数の値を不揮発性メモリに保存し、電源がオンになった直後に前記不揮発性メモリから保存したそれらの値を読み出す装置を備える。また前記アブソリュートエンコーダは、前記電源がオフの間、前記ブレーキ機構により回転を規制する機能を備える。

【0041】

上述の構成では、前記アブソリュートエンコーダは、前記電源がオフの間に回転体の回転が規制されることから、決められた原点からの回転回数を保持することができる。これにより、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度と回転回数を算出可能なマルチターンアブソリュートエンコーダを構成することができる。

【0042】

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施例のみを定義する目的で使用されるのであって、前記専門用語によって発明を制限する意図はない。

【0043】

本明細書で使用される「及び／または」は、一つまたは複数の関連して列挙された構成物のすべての組み合わせを含む。

【0044】

本明細書において、「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」及びそれらの変形の使用は、記載された特徴、工程、要素、成分、及び／または、それらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／または、それらのグループのうちの１つまたは複数を含むことができる。

【0045】

本明細書において、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、及び／または、それらの等価物は、広義の意味で使用され、“直接的及び間接的な”取り付け、接続及び結合の両方を包含する。さらに、「接続された」及び「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的または間接的な接続または結合を含むことができる。

【0046】

他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。

【0047】

一般的に使用される辞書に定義された用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。

【0048】

本発明の説明においては、いくつもの技術および工程が開示されていると理解される。これらの各々は、個別の利益を有し、他に開示された技術の１つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。

【0049】

したがって、明確にするために、本発明の説明では、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。しかしながら、本明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明の範囲内であることを理解して読まれるべきである。

【0050】

本明細書では、本発明に係るアブソリュートエンコーダの実施形態について説明する。

【0051】

以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な例を述べる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な例がなくても本発明を実施できることが明らかである。

【0052】

よって、以下の開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

【0053】

［多関節ロボットアーム］
本明細書において、多関節ロボットアームとは、複数のリンクを連結する関節部を複数有するロボットアームを意味する。前記多関節ロボットアームは、垂直多関節ロボットアームを含む。具体的には、前記垂直多関節ロボットアームは、リンクが１自由度の回転関節で根元から先端まで直列に連結されたシリアルリンク機構のロボットアームである。前記垂直多関節ロボットアームは、複数の回転関節部を有する。

【0054】

［アブソリュートエンコーダ］
本明細書において、アブソリュートエンコーダとは、モータや回転軸における機械的な回転位置を決められた原点からの回転角度として検出し、コンピュータで処理が可能な信号に変換する装置である。前記アブソリュートエンコーダのうち、前記回転角度とともに、決められた原点からの回転回数を検出可能なものをマルチターンアブソリュートエンコーダと呼ぶ。前記アブソリュートエンコーダは一回転中の機械角を検出する。一方、前記マルチターンアブソリュートエンコーダは、主電源が切られたときに回転回数を保持する必要がある。前記マルチターンアブソリュートエンコーダには、主電源と別に電池などにより構成されるバックアップ電源により前記主電源がオフになっても前記バックアップ電源から供給される電力で被検出体の動作を監視するマルチターンアブソリュートエンコーダ、前記バックアップ電源を持たずに前記主電源がオフになっても回転運動で発電したエネルギーで被検出体の動作を監視するマルチターンアブソリュートエンコーダ、高減速比の減速機を介することで回転回数をアブソリュートエンコーダで算出するマルチターンアブソリュートエンコーダ、前記主電源が切られる直前の回転回数を不揮発性メモリに保持し、前記主電源がオフの間はは機械的に回転軸をロックしてしまうマルチターンアブソリュートエンコーダ、などがある。

【0055】

［ＡＢ相信号、Ｚ相信号］
本明細書において、ＡＢ相信号とは、モータや回転軸の回転量に比例して生成されるパルス信号である。前記ＡＢ相信号は、Ａ相信号検出部が出力するＡ相信号とＢ相信号検出部が出力するＢ相信号とを合成した信号である。Ｚ相信号とは、原点を設定するために生成されるパルス信号である。

【0056】

［ＡＢ相信号被検出部］
本明細書において、前記ＡＢ相信号被検出部とは、前記ＡＢ相信号検出部が検出することができる印（例えばスリット、反射面、磁石等）である。前記ＡＢ相信号検出部は、前記ＡＢ相信号被検出部を検出する度にパルス信号であるＡＢ相信号を生成する。前記ＡＢ相信号被検出部は、１トラックの印において、異なる位置に設けられた前記Ａ相信号検出部と前記Ｂ相信号検出部とによって検出される構成と、２トラックの印のうち、一方のトラックに設けられた前記Ａ相信号検出部と、他方のトラックに設けられた前記Ｂ相信号検出部とによって検出される構成とを含む。

【0057】

［Ｚ相信号立ち上がり被検出部、Ｚ相信号立ち下がり被検出部］
本明細書において、Ｚ相信号立ち上がり被検出部及びＺ相信号立ち下がり被検出部は、前記Ｚ相信号検出部が検出することができる印（例えばスリット、反射面、磁石等）である。前記Ｚ相信号検出部は、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出するとＺ相信号をオン状態にする。また、前記Ｚ相信号検出部は、前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出すると前記Ｚ相信号をオフ状態にする。つまり、前記Ｚ相信号検出部は、前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出すると、前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出するまで継続してＺ相信号を生成する。

【0058】

［機械角、電気角］
本明細書において、機械角とは、回転板の回転角度である。前記機械角がゼロの場合、例えば、前記回転板のＺ相信号被検出部は、Ｚ相信号検出部の検出位置に位置付けられている。電気角とは、前記機械角からステータオフセット角とロータオフセット角とを除いた回転角度に、極対数を乗じた角度である。前記ステータオフセット角は、例えば前記回転体を軸線に沿って見た場合において、前記Ｚ相信号検出部とステータのＵ相コイル中心とのずれ角である。前記ロータオフセット角は、例えば前記回転体を軸線に沿って見た場合において、アブソリュートエンコーダの原点である前記Ｚ相信号被検出部を生成する印とＮ極磁石中心とのずれ角である。

【0059】

［ＡＢ相信号被検出部の間隔、隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔］
本明細書において、ＡＢ相信号被検出部の間隔とは、前記ＡＢ相信号検出部が前記ＡＢ相信号被検出部の印を検出した際の機械角から隣り合う前記ＡＢ相信号被検出部の印を検出した際の機械角までの回転角度を意味する。隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔とは、前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出した際の機械角から隣り合う前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出した際の機械角までの回転角度を意味する。また、隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔とは、前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出した際の機械角から隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出した際の機械角までの回転角度を意味する。また、隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち下がり被検出部との間隔とは、前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出した際の機械角から隣り合う前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出した際の機械角までの回転角度を意味する。また、隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部とＺ相信号立ち上がり被検出部との間隔とは、前記Ｚ相信号検出部が前記Ｚ相信号立ち下がり被検出部を検出した際の機械角から隣り合う前記Ｚ相信号立ち上がり被検出部を検出した際の機械角までの回転角度を意味する。なお、間隔は、ＡＢ相信号検出部がＡＢ相信号の立ち上がりを出力した瞬間、及びＺ相信号検出部がＺ相信号の立ち上がり及び立ち下がりを出力した瞬間を基準として規定される。

【0060】

［異常］
本明細書において、異常とは、正常でない状態であり、例えば、前記ＡＢ相信号被検出部又は前記Ｚ相信号被検出部が前記回転体の回転速度に応じた時間間隔でＡＢ相信号またはＺ相信号を生成していない状態をいう。

【発明の効果】

【0061】

本発明の一実施形態によれば、前記ブレーキ機構によって前記計測対象部材の回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によって前記計測対象部材の回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成するアブソリュートエンコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0062】

【図1】本発明の実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの全体構成図を示す。

【図2】本発明の実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの平面図を示す。

【図3】本発明の実施形態１に係るブレーキ機構の平面図を示す。

【図4】本発明の実施形態１に係るブレーキ機構の側面図を示す。

【図5】本発明の実施形態１及び実施形態３に係るＡＢ相信号被検出部とＺ相信号被検出部と回転体との位置関係を表す平面図を示す。

【図6】本発明の実施形態１に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図を示す。

【図7】本発明の実施形態１に係るＺ相信号の間隔におけるＡＢ相信号のパルス数の関係を表すグラフを示す。

【図8】発明の実施形態１に係るブレーキ機構により回転範囲が制限されてる状態で回転角度を検出する際の作動状態を表す平面図を示す。

【図9】本発明の実施形態１に係るブレーキ機構により回転範囲が制限されてる状態で検出するＡＢ相信号とＺ相信号との関係を表す模式図を示す。

【図10】本発明の実施形態２に係る多関節ロボットアーム装置の模式図を示す。

【図11】本発明の実施形態２に係る多関節ロボットアームに係る基端部側モータユニットの模式図を示す。

【図12】本発明の実施形態２に係る多関節ロボットアーム装置の制御ブロック図を示す。

【図13】本発明の実施形態３に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図を示す。

【図14】本発明の実施形態４に係るアブソリュートエンコーダによるエラー訂正の制御態様を表すフローチャートを示す。

【図15】本発明の実施形態５に係るアクチュエータによるアブソリュートエンコーダの異常検知の制御態様を表すフローチャートを示す。

【図16】本発明の実施形態６に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0063】

以下で、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分には同一の符号を付して、その同一部分の説明は繰り返さない。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

【0064】

［実施形態１］
＜アブソリュートエンコーダの全体構成＞
図１から図４を用いて本発明の実施形態１に係るアブソリュートエンコーダ１の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るアブソリュートエンコーダ１の全体構成を表す模式図である。図２は、本発明の実施形態１に係るアブソリュートエンコーダ１を表す平面図である。図３は、本発明の実施形態１に係るブレーキ機構８を表す平面図である。図４は、本発明の実施形態１に係るブレーキ機構８を表す側面図である。

【0065】

図１に示すように、アブソリュートエンコーダ１は、計測対象部材である回転軸において、決められた原点を基準とした場合の絶対的な回転角度に関する情報（本実施例においてＡＢ相信号のパルス数）を検出し、その検出結果を出力するロータリーエンコーダである。アブソリュートエンコーダ１は、例えば、反射型の光学式アブソリュートエンコーダである。アブソリュートエンコーダ１は、計測対象部材の機械角３６０度以内の回転角度を検出するためのＡＢ相信号と計測対象部材の機械角の原点を検出するためのＺ相信号とを生成する。

【0066】

図１と図２に示すように、アブソリュートエンコーダ１は、ＡＢ相信号を生成するためのＡＢ相信号被検出部２と、Ｚ相信号を生成するためのＺ相信号被検出部３と、ＡＢ相信号被検出部２を検出するＡＢ相信号検出部４と、Ｚ相信号被検出部３を検出するＺ相信号検出部５と、計測対象部材であるモータ２７（図４参照）を制御している図示しないコンピュータにＡＢ相信号及びＺ相信号を出力可能な出力部６と、ブレーキ機構８とを備える。本実施形態において、ＡＢ相信号被検出部２及びＺ相信号被検出部３は、モータ２７の回転軸２７ａ（図４参照）と一体に回転する回転板７上（図４参照）に設けられている。また、回転板７は、モータ２７の回転軸２７ａが機械角３６０度回転することで３６０度回転する。すなわち、回転板７の回転角度とモータ２７の回転軸２７ａの回転角度とは一致する。以下の実施形態において、モータ２７の機械角を、単に機械角とする。

【0067】

ＡＢ相信号被検出部２は、ＡＢ相信号検出部４が検出可能な印である。ＡＢ相信号被検出部２は、Ａ相信号被検出部とＢ相信号被検出部とを含む。本実施形態において、ＡＢ相信号被検出部２には、回転板７上に略矩形状の反射面と非反射面が交互に周方向に配置されている。ＡＢ相信号被検出部２は、ＡＢ相信号検出部４が出力した検出光を反射面によって反射し、非反射面では吸収する。複数のＡＢ相信号被検出部２は、円環状且つ放射状に配置されている。また、複数のＡＢ相信号被検出部２は、それぞれ周方向の幅が等しい。また、複数のＡＢ相信号被検出部２は、隣り合うＡＢ相信号被検出部２の位置に応じた機械角によって定まる角度範囲が等しくなるように並んでいる。すなわち、複数のＡＢ相信号被検出部２は、隣り合うＡＢ相信号被検出部２の周方向の間隔が等しくなるように並んでいる。このように、複数のＡＢ相信号被検出部２は、周方向に等しい幅を有する複数の反射面が周方向に等間隔に並んだ円環状のＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１を構成している。複数のＡＢ相信号被検出部２によって構成されるＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１は、反射面と非反射面とが周方向に交互に並んでいる。また、ＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１の中心は、回転板７の回転軸線Ｐと一致している。

【0068】

ＡＢ相信号検出部４は、例えば、ＬＥＤ発光素子等からなる図示しない投光素子とフォトダイオード等からなる図示しない受光素子とを含む。ＡＢ相信号検出部４は、例えば、モータ２７の回転軸２７ａと連動して回転しない部分に支持されている。ＡＢ相信号検出部４は、ＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１に投光可能で且つＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１によって反射された反射光を受光可能な位置に設けられている。投光素子の検出光は、ＡＢ相信号被検出部２である反射面上で反射する一方、非反射面では吸収される。ＡＢ相信号検出部４は、投光素子から出力された検出光が反射面上で反射して受光素子によって受光されている間、ＡＢ相信号を出力する。ＡＢ相信号検出部４は、投光素子から出力された検出光が非反射面によって吸収されて受光素子によって受光されていない間、ＡＢ相信号を出力しない。ＡＢ相信号検出部４は、Ａ相信号を出力するＡ相信号検出部４ａと、Ｂ相信号を出力するＢ相信号検出部４ｂとを含む。

【0069】

ＡＢ相信号被検出部２及びＡＢ相信号検出部４によって生成されるＡ相信号とＢ相信号とは、それぞれ、信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間隔である機械角の角度範囲が全て同じである。また、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号において、隣り合う信号波形の立ち上がりから立ち上がりまでの間隔は全て同じである。

【0070】

一方、Ａ相信号を出力するＡ相信号検出部４ａとＢ相信号を出力するＢ相信号検出部４ｂとは、ＡＢ相信号被検出部２に対する位置が異なる。このため、Ａ相信号とＢ相信号とは、信号波形の位相がずれている。これにより、Ａ相信号とＢ相信号とは、モータ２７の回転軸２７ａの回転方向によって信号波形の位相差が異なる。よって、アブソリュートエンコーダ１は、モータ２７の回転軸２７ａの回転方向を判別する情報としてＡ相信号に対するＢ相信号の位相差を出力することができる。ＡＢ相信号検出部４は、Ａ相信号検出部４ａが出力するＡ相信号とＢ相信号検出部４ｂが出力するＢ相信号とを合成したＡＢ相信号を出力する。

【0071】

複数のＡＢ相信号被検出部２における反射面の周方向の幅は、ＡＢ相信号検出部４がＡＢ相信号を出力している間に回転するモータ２７の機械角の角度範囲を規定している。また、複数のＡＢ相信号被検出部２において周方向に隣り合う反射面の間隔は、ＡＢ相信号検出部４が次のＡＢ相信号を出力するまでの間に回転するモータ２７の機械角の角度範囲を規定している。ＡＢ相信号検出部４は、複数のＡＢ相信号被検出部２における反射面の周方向の幅と周方向に隣り合う反射面の間隔とに応じたにＡＢ相信号を出力する。このように、複数のＡＢ相信号被検出部２及びＡＢ相信号検出部４によってＡＢ相信号を生成することができる。生成されるＡＢ相信号は、それぞれ、同じ信号波形、且つ同じ信号の間隔である。

【0072】

Ｚ相信号被検出部３は、Ｚ相信号検出部５が検出可能な印である。本実施形態において、Ｚ相信号被検出部３は、回転板７上に複数設けられた略矩形状の反射面である。複数のＺ相信号被検出部３は、円環状に配置されている。また、複数のＺ相信号被検出部３は、それぞれ周方向に等しい幅を有する反射面を含む様々な幅の反射面によって構成されている。また、複数のＺ相信号被検出部３は、それぞれの機械角によって定まる角度範囲である周方向の間隔が異なるように周方向に配置されている。複数のＺ相信号被検出部３における前記間隔の一部は等しくてもよい。このように、周方向に等しい幅を有する反射面を含む様々な幅の反射面が周方向に等しい間隔を含む様々な間隔に並ぶことにより、複数のＺ相信号被検出部３によって円環状のＺ相信号用コードホイールＣＷ２が構成される。複数のＺ相信号被検出部３によって構成されるＺ相信号用コードホイールＣＷ２は、反射面（図２の薄墨部分）と非反射面とが周方向に交互に並んでいる。また、Ｚ相信号用コードホイールＣＷ２の中心は、回転板７の回転軸線Ｐと一致する。つまり、複数のＺ相信号被検出部３と複数のＡＢ相信号被検出部２とは、回転板７上において同心円状に配置されている。これにより、複数のＺ相信号被検出部３は、複数のＡＢ相信号被検出部２に対して位相が固定されている。

【0073】

Ｚ相信号検出部５は、例えば、ＬＥＤ発光素子等からなる投光素子とフォトダイオード等からなる受光素子とを含む。Ｚ相信号検出部５は、モータ２７の回転軸２７ａと連動して回転しない部分に支持されている。また、Ｚ相信号検出部５は、Ｚ相信号用コードホイールＣＷ２に投光可能で且つＺ相信号用コードホイールＣＷ２によって反射された反射光を受光可能な位置に設けられている。投光素子の検出光は、Ｚ相信号被検出部３である反射面上で反射する一方、非反射面では吸収される。Ｚ相信号検出部５は、投光素子から出力された検出光が反射面上で反射して受光素子によって受光されている間、Ｚ相信号を出力する。Ｚ相信号検出部５は、投光素子から出力された検出光が非反射面によって吸収されて受光素子によって受光されていない間、Ｚ相信号を出力しない。

【0074】

複数のＺ相信号被検出部３は、Ｚ相信号の立ち上がりを生成するＺ相信号立ち上がり被検出部３ａと、Ｚ相信号の立ち下がりを生成するＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとをそれぞれ有する。回転板７が回転板７の回転軸線Ｐ回りに回転している場合において、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａは、反射面において、検出光が非反射面によって吸収されてＺ相信号検出部５の受光素子によって受光されていない状態から、検出光が反射面上で反射して受光素子によって受光される状態に切り替わる部分である。つまり、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａは、回転板７の回転軸線Ｐの軸線方向から見て、反射面において回転方向の前方に位置するエッジである。回転板７が回転板７の回転軸線Ｐ回りに回転している場合において、Ｚ相信号立ち下がり被検出部３ｂは、反射面において、検出光が反射面上で反射してＺ相信号検出部５の受光素子によって受光されている状態から、検出光が非反射面によって吸収されて受光素子によって受光されていない状態に切り替わる部分である。つまり、Ｚ相信号立ち下がり被検出部３ｂは、回転板７の回転軸線Ｐの軸線方向から見て、反射面において回転方向の後方に位置するエッジである。図２には、回転板７が回転軸線Ｐの軸線方向からみて時計回りに回転する場合におけるＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとを示している。

【0075】

隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの間隔は、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａの位置に対応する機械角とＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である（図２のθ１参照）。隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａからＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂまでの周方向の間隔によって、Ｚ相信号の立ち上がりから立ち下がりまでの機械角の角度範囲が規定される。また、隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂからＺ相信号立ち上がり被検出部３ａまでの周方向の間隔によって、Ｚ相信号の立ち下がりから次のＺ相信号の立ち上がりまでの機械角の角度範囲が規定される。よって、隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａからＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂまでの周方向の間隔は、反射面の周方向の幅を示している。また、隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂからＺ相信号立ち上がり被検出部３ａまでの周方向の間隔は、周方向に隣り合う反射面の間隔を示している。

【0076】

Ｚ相信号検出部５は、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａを検出するとＺ相信号の出力を開始する。つまり、Ｚ相信号検出部５は、投光素子から出力された検出光が反射面上で反射して受光素子に受光されるとＺ相信号を出力する。Ｚ相信号検出部５は、Ｚ相信号立ち下がり被検出部３ｂを検出するとＺ相信号の出力を停止する。つまり、Ｚ相信号検出部５は、投光素子から出力された検出光が非反射面によって吸収され受光素子に受光されなくなるとＺ相信号の出力を停止する。Ｚ相信号検出部５は、反射面の周方向の幅と周方向に隣り合う反射面の間隔とに応じてＺ相信号を出力する。このように、複数のＺ相信号被検出部３及びＺ相信号検出部５は、Ｚ相信号を生成することができる。

【0077】

複数のＺ相信号被検出部３は、周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの間にＡＢ相信号被検出部２が位置するように配置される。これにより、Ｚ相信号検出部５がＺ相信号立ち上がり被検出部３ａを検出してＺ相信号の立ち上がりを出力してから、Ｚ相信号検出部５がＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂを検出してＺ相信号の立ち下がりを出力するまでの間に、ＡＢ相信号被検出部２及びＡＢ相信号検出部４によってＡＢ相信号が生成される。つまり、アブソリュートエンコーダ１は、Ｚ相信号が立ち上がってから立ち下がるまでの間に回転するモータ２７の機械角の角度範囲に関する情報をＡＢ相信号のパルス数で出力する。

【0078】

出力部６は、ＡＢ相信号被検出部２及びＡＢ相信号検出部４が生成したＡＢ相信号とＺ相信号被検出部３及びＺ相信号検出部５が生成したＺ相信号とを、モータ２７を制御しているコンピュータである駆動装置３１（図１２参照）に出力する。、駆動装置３１は、モータ２７の回転軸２７ａにおいて、決められた原点を基準とする機械角３６０度以内の回転角度に関する情報を取得することができる。また、駆動装置３１は、Ｚ相信号被検出部３が生成したＺ相信号からモータ２７の回転軸２７ａの機械角３６０度以内の原点に関する情報を取得することができる。

【0079】

（ブレーキ機構）
図３と図４とに示すように、ブレーキ機構８は、モータ２７に電流が供給されていない場合、又はモータ２７がトルクを出力していない場合に、モータ２７の回転軸２７ａの回転を制限する。ブレーキ機構８は、回転体９と、係合ピン１０と、ソレノイド１０ａとを備える。

【0080】

回転体９は、モータ２７の回転軸２７ａと一体で回転する。回転体９は、略円板状の部材である。回転体９は、回転軸２７ａに設けられている。回転体９は、その中心が回転軸２７ａの回転軸線Ｐと一致した状態において回転軸２７ａに接続されている。つまり、回転体９は、回転軸２７ａの回転軸線Ｐ回りに回転軸２７ａと一体に回転する。

【0081】

回転体９は、その外縁部に、径方向外方に向かって突出した少なくとも２つの係合突起部９ａを有する。複数の係合突起部９ａは、回転体９の周方向に等間隔に配置されている。本実施形態において、回転体９は、６０度毎に周方向に６つの係合突起部９ａを有する。これにより、回転体９は、６つの係合突起部９ａにより周方向に第１セクションＳ１から第６セクションＳ６の順に分割されている。

【0082】

係合ピン１０は、回転体９の回転を規制する部材である。係合ピン１０は、モータ２７のハウジング又はモータ２７が有する減速機２５（図１１参照）のハウジング等、回転体９と連動して回転しない部分に支持されている。係合ピン１０は、軸線が回転体９の回転軸線Ｐと平行になるように配置されている。また、係合ピン１０は、軸線の軸線方向に移動可能に構成されている。

【0083】

係合ピン１０の位置は、回転体９を回転軸線Ｐの軸線方向に対して直交する方向に見て、係合ピン１０が係合突起部９ａに重なる位置に位置する規制位置（二点鎖線図）と、係合ピン１０が係合突起部９ａに重ならない位置に位置する開放位置（実線図）とに切り替えられる。係合ピン１０には、ばね等の弾性体１０ｂによって規制位置に保持されるように係合ピンの軸線方向に力が加えられている。係合ピン１０は、前記規制位置に位置する場合、周方向に隣り合う係合突起部９ａによって分割される第１セクションＳ１から第６セクションＳ６のいずれか一つのセクション内に位置付けられる。回転体９において周方向に隣り合う係合突起部９ａの間隔は、係合ピン１０が規制位置に位置している状態において、係合ピン１０が隣り合う係合突起部９ａの間において周方向に相対移動可能な周方向の距離を有する。係合ピン１０は、回転体９の回転により、セクションを構成する一方の係合突起部９ａと周方向に隣り合う他方の係合突起部９ａとのうちいずれかの係合突起部９ａに係合する。

【0084】

ソレノイド１０ａは、係合ピン１０を移動させるアクチュエータである。ソレノイド１０ａは、モータ２７のハウジング又は減速機２５のハウジング等、回転体９と連動して回転しない部分に支持されている。ソレノイド１０ａは、通電されたＯＮ状態において規制位置に保持されている係合ピン１０を開放位置に移動させる。

【0085】

このように構成されるブレーキ機構８は、ソレノイド１０ａによって係合ピン１０の位置を前記開放位置から前記規制位置に切り替えることで、回転軸２７ａと一体に回転する回転体９の回転範囲を規制する。ブレーキ機構８は、回転体９の回転範囲を、セクションを構成する一方の係合突起部９ａに接触する位置から周方向に隣り合う他方の係合突起部９ａに接触する位置までの角度範囲に制限する。つまり、ブレーキ機構８は、回転体９の回転範囲を、第１セクションＳ１から第６セクションＳ６のうちいずれか一つのセクションの角度範囲に規制する。各セクションの角度範囲である規制範囲は、係合ピン１０がセクションを構成する一方の係合突起部９ａと周方向に隣り合う他方の係合突起部９ａとに接触した際のそれぞれのモータ２７の機械角によって規定される。ブレーキ機構８は、回転体９の回転範囲を規制することにより、回転体９が接続されているモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲を各セクションによる規制範囲に規制する。

【0086】

回転体９の回転軸線Ｐに垂直な面には、複数のＡＢ相信号被検出部２と複数のＺ相信号被検出部３とを有する回転板７が設けられている。回転板７は、複数のＡＢ相信号被検出部２によって構成されるＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１及び複数のＺ相信号被検出部３によって構成されるＺ相信号用コードホイールＣＷ２のそれぞれの回転軸線Ｐが回転体９の回転軸線Ｐと一致するように回転体９に固定されている。つまり、ＡＢ相信号被検出部２、Ｚ相信号被検出部３、回転板７及び回転体９は、モータ２７の回転軸２７ａの回転軸線Ｐを中心として一体で回転する。また、複数のＡＢ相信号被検出部２は、回転体９の周方向に沿って周方向に等間隔に配置されている。複数のＺ相信号被検出部３は、回転体９の周方向に沿って周方向に等間隔を含む様々な間隔で配置されている。

【0087】

（回転体とアブソリュートエンコーダの位置関係）
次に、図５と図６とを用いて、アブソリュートエンコーダ１のＡＢ相信号被検出部２及びＺ相信号被検出部３とブレーキ機構８の回転体９との位置関係について詳細に説明する。図５は、本発明の実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１と回転体９との位置関係を表す平面図である。図６は、本発明の実施形態に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図である。

【0088】

複数のＡＢ相信号被検出部２は、回転体９の回転軸線Ｐの軸線方向から見て回転方向の前方のエッジがＺ相信号立ち上がり被検出部（例えば、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａ）と一致するように配置されている。つまり、アブソリュートエンコーダ１は、Ｚ相信号の立ち上がりとＡＢ相信号の立ち上がりとを同じタイミングで生成する。

【0089】

図５に示すように、複数のＡＢ相信号被検出部２は、回転体９の周方向に沿って機械角３６０度の範囲に等間隔に配置されている。回転体９の回転範囲を規制している第１セクションＳ１、第２セクションＳ２、第３セクションＳ３、第４セクションＳ４、第５セクションＳ５及び第６セクションＳ６による規制範囲内には、それぞれ等しい数のＡＢ相信号被検出部２が位置付けられている。

【0090】

複数のＺ相信号被検出部３は、回転体９の周方向に沿って機械角３６０度の範囲に等間隔を含む様々な間隔で配置されている。複数のＺ相信号被検出部３は、規制範囲である各セクションに少なくとも一つ位置付けられる。本実施形態において、第１セクションＳ１には、第１Ｚ相信号被検出部３Ａが位置付けられている。第２セクションＳ２には、第２Ｚ相信号被検出部３Ｂが位置付けられている。第３セクション３Ｓには、第３Ｚ相信号被検出部３Ｃが位置付けられている。第４セクションＳ４には、第４Ｚ相信号被検出部３Ｄが位置付けられている。第５セクションＳ５には、第５Ｚ相信号被検出部３Ｅが位置付けられている。第６セクションＳ６には、第６Ｚ相信号被検出部３Ｆが位置付けられている。

【0091】

また、各セクションには、少なくとも一組のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａ及びＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂが位置している。第１セクションＳ１には、第１Ｚ相信号被検出部３Ａを構成する第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａと第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂとが周方向に隣り合って位置している。第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａと第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂとは、周方向に第１間隔Ｇａ１を有するように配置される。第１間隔Ｇａ１は、第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａの位置に対応する機械角と第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0092】

第２セクションＳ２には、第２Ｚ相信号被検出部３Ｂを構成する第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａと第２Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｂｂとが周方向に隣り合って位置している。第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａと第２Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｂｂとは、周方向に第２間隔Ｇｂ１を有するように配置される。第２間隔Ｇｂ１は、第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａの位置に対応する機械角と第２Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｂｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0093】

第３セクションＳ３には、第３Ｚ相信号被検出部３Ｃを構成する第３Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｃａと第３Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｃｂとが周方向に隣り合って位置している。第３Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｃａと第３Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｃｂとは、周方向に第３間隔Ｇｃ１を有するように配置される。第３間隔Ｇｃ１は、第３Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｃａの位置に対応する機械角と第３Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｃｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0094】

第４セクションＳ４には、第４Ｚ相信号被検出部３Ｄを構成する第４Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｄａと第４Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｄｂとが周方向に隣り合って位置している。第４Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｄａと第４Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｄｂとは、周方向に第４間隔Ｇｄ１を有するように配置される。第４間隔Ｇｄ１は、第４Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｄａの位置に対応する機械角と第４Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｄｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0095】

第５セクションＳ５には、第５Ｚ相信号被検出部３Ｅを構成する第５Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｅａと第５Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｅｂとが周方向に隣り合って位置している。第５Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｅａと第５Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｅｂとは、周方向に第５間隔Ｇｅ１を有するように配置される。第５間隔Ｇｅ１は、第５Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｅａの位置に対応する機械角と第５Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｅｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0096】

第６セクションＳ６には、第６Ｚ相信号被検出部３Ｆを構成する第６Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｆａと第６Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｆｂとが周方向に隣り合って位置している。第６Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｆａと第６Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｆｂとは、周方向に第６間隔Ｇｆ１を有するように配置される。第６間隔Ｇｆ１は、第６Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｆａの位置に対応する機械角と第６Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｆｂの位置に対応する機械角とによって規定される機械角の角度範囲である。

【0097】

第１Ｚ相信号被検出部３Ａの第１間隔Ｇａ１、第２Ｚ相信号被検出部３Ｂの第２間隔Ｇｂ１、第３Ｚ相信号被検出部３Ｃの第３間隔Ｇｃ１、第４Ｚ相信号被検出部３Ｄの第４間隔Ｇｄ１、第５Ｚ相信号被検出部３Ｅの第５間隔Ｇｅ１及び第６Ｚ相信号被検出部３Ｆの第６間隔Ｇｆ１は、それぞれ異なる角度範囲に規定されている。第１間隔Ｇａ１内には、Ｐ１個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。第２間隔Ｇｂ１内には、Ｐ２個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。第３間隔Ｇｃ１内には、Ｐ３個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。第４間隔Ｇｄ１内には、Ｐ４個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。第５間隔Ｇｅ１内には、Ｐ５個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。第６間隔Ｇｆ１内には、Ｐ６個のＡＢ相信号被検出部２が位置する。各間隔内には、それぞれ異なる数のＡＢ相信号被検出部２が位置する。従って、各セクション内のＺ相信号被検出部３によって生成されるＺ相信号の立ち上がりから立下りまでの角度範囲においてＡＢ相信号被検出部２によって生成されるＡＢ相信号のパルス数は、セクション毎に異なる。

【0098】

第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂと第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａとは、周方向に隣り合って位置している。第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂの位置に対応する機械角と第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａの位置に対応する機械角とによって規定される角度範囲には、第１セクションＳ１と第２セクションＳ２とを区画している係合突起部９ａが位置している。第１Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ａｂと第２Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｂａとは、周方向に第１－２間隔Ｇａｂを有するように配置される。

【0099】

同様に、第２Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｂｂの機械角と第３Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｃａの機械角とによって規定される角度範囲には、第２セクションＳ２と第３セクションＳ３とを区画している係合突起部９ａが位置している。第２Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｂｂと第３Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｃａとは、周方向に第２－３間隔Ｇｂｃを有するように配置される。

【0100】

第３Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｃｂの機械角と第４Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｄａの機械角とによって規定される角度範囲には、第３セクションＳ３と第４セクションＳ４とを区画している係合突起部９ａが位置している。第３Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｃｂと第４Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｄａとは、周方向に第３－４間隔Ｇｃｄを有するように配置される。

【0101】

第４Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｄｂの機械角と第５Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｅａの機械角とによって規定される角度範囲には、第４セクションＳ４と第５セクションＳ５とを区画している係合突起部９ａが位置している。第４Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｄｂと第５Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｅａとは、周方向に第４－５間隔Ｇｄｅを有するように配置される。

【0102】

第５Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｅｂの機械角と第６Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｆａの機械角とによって規定される角度範囲には、第５セクションＳ５と第６セクションＳ６とを区画している係合突起部９ａが位置している。第５Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｅｂと第６Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ｆａとは、周方向に第５－６間隔Ｇｅｆを有するように配置される。

【0103】

第６Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｆｂの機械角と第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａの機械角とによって規定される角度範囲には、第６セクションＳ６と第１セクションＳ１とを区画している係合突起部９ａが位置している。第６Ｚ相信号立ち下がり被検出部３Ｆｂと第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａとは、周方向に第６－１間隔Ｇｆａを有するように配置される。

【0104】

第１－２間隔Ｇａｂ、第２－３間隔Ｇｂｃ、第３－４間隔Ｇｃｄ、第４－５間隔Ｇｄｅ、第５－６間隔Ｇｅｆ及び第６－１間隔Ｇｆａの角度範囲のいずれかに係合ピン１０が位置する場合、回転体９は、係合突起部９ａと係合ピン１０との接触により各角度範囲内の全域に亘って周方向に回転できない。従って、第１－２間隔Ｇａｂ、第２－３間隔Ｇｂｃ、第３－４間隔Ｇｃｄ、第４－５間隔Ｇｄｅ、第５－６間隔Ｇｅｆ及び第６－１間隔Ｇｆａの角度範囲は、機械角の特定に用いることが出来ない。

【0105】

図６に示すように、アブソリュートエンコータ１は、回転体９の第１セクションＳ１の規制範囲内において第１Ｚ相信号被検出部３Ａによって第１Ｚ相信号Ｚ１を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第１間隔Ｇａ１内においてＰ１個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ１個のＡＢ相信号を生成する。アブソリュートエンコーダ１は、第２セクションＳ２の範囲内において第２Ｚ相信号被検出部３Ｂによって第２Ｚ相信号Ｚ２を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第２間隔Ｇｂ１内においてＰ２個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ２個のＡＢ相信号を生成する。アブソリュートエンコーダ１は、第３セクションＳ３の範囲内において第３Ｚ相信号被検出部３Ｃによって第３Ｚ相信号Ｚ３を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第３間隔Ｇｃ１内においてＰ３個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ３個のＡＢ相信号を生成する。アブソリュートエンコーダ１は、第４セクションＳ４の範囲内において第４Ｚ相信号被検出部３Ｄによって第４Ｚ相信号Ｚ４を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第４間隔Ｇｄ１内においてＰ４個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ４個のＡＢ相信号を生成する。アブソリュートエンコーダ１は、第５セクションＳ５の範囲内において第５Ｚ相信号被検出部３Ｅによって第５Ｚ相信号Ｚ５を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第５間隔Ｇｅ１内においてＰ５個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ５個のＡＢ相信号を生成する。アブソリュートエンコーダ１は、第６セクションＳ６の範囲内において第６Ｚ相信号被検出部３Ｆによって第６Ｚ相信号Ｚ６を生成する。合わせて、アブソリュートエンコーダ１は、第６間隔Ｇｆ１内においてＰ６個のＡＢ相信号被検出部２によってＰ６個のＡＢ相信号を生成する。

【0106】

（連続回転時の回転角度検出）
次に、図２及び図７から図９を用いて、モータ２７を制御する駆動装置３１（図１２参照）によるアブソリュートエンコーダ１を用いたモータ２７の回転軸２７ａ（図４参照）の回転角度の検出について説明する。図７は、Ｚ相信号における信号波形の立ち下がりから立ち上がりの間隔におけるＡＢ相信号のパルス数の関係を表すグラフである。図８は、発明の実施形態に係るブレーキ機構により回転範囲が制限されてる状態で回転角度を検出する際の作動状態を表す平面図である。図９は、本発明の実施形態に係るブレーキ機構により回転範囲が制限されてる状態で検出するＡＢ相信号とＺ相信号との関係を表す模式図である。

【0107】

図２に示すように、駆動装置３１は、機械角の原点を基準としてＡＢ相信号検出部４の位置、Ｚ相信号検出部５の投光素子及び受光素子の位置にそれぞれ対応する機械角を記憶している。また、駆動装置３１は、第１間隔Ｇａ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ１、第２間隔Ｇｂ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ２、第３間隔Ｇｃ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ３、第４間隔Ｇｄ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ４、第５間隔Ｇｅ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ５、及び、第６間隔Ｇｆ１内に位置するＡＢ相信号被検出部２の数Ｐ６を記憶している（図６参照）。つまり、駆動装置３１は、アブソリュートエンコーダ１によって各セクションにおいて生成されるＺ相信号の立ち上がりと立ち下がりとの間に生成されるＡＢ相信号の数を記憶している。

【0108】

駆動装置３１は、回転板７または回転体９が反時計回りに回転する場合、Ａ相信号、Ｂ相信号及びＺ相信号のパルス数をカウントアップ（加算）し、回転板７または回転体９が時計回りに回転する場合、ＡＢ相信号及びＺ相信号のパルス数をカウントダウン（減算）するものとする。

【0109】

図７に示すように、モータ２７が反時計回りに連続回転している場合、駆動装置３１は、アブソリュートエンコーダ１からＡＢ相信号を取得するとともに第１Ｚ相信号Ｚ１から第６Ｚ相信号Ｚ６を順に取得する。また、駆動装置３１は、取得したＡＢ相信号及びＺ相信号をカウントアップする。駆動装置３１は、例えば、第１Ｚ相信号Ｚ１における信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間に取得するＡＢ相信号のパルス数を算出する。

【0110】

駆動装置３１は、算出したＡＢ相信号のパルス数であるパルスＰ１が、予め記憶している第１間隔Ｇａ１から第６間隔Ｇｆ１のそれぞれにおいて生成されるＡＢ相信号のパルス数のいずれに等しいか判断する。駆動装置３１は、算出したＡＢ相信号のパルス数が第１間隔Ｇａ１において生成されるパルス数に等しいと判断すると、取得したＺ相信号を第１Ｚ相信号Ｚ１に特定する。

【0111】

駆動装置３１は、第１Ｚ相信号Ｚ１の立ち上がりを生成した第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａの機械角から第１Ｚ相信号立ち上がり被検出部３Ａａが第１Ｚ相信号Ｚ１の立ち上がりを生成した時点でのＺ相信号検出部５の位置に対応する位置における回転軸２７ａの機械角θｚを算出する（図２参照）。駆動装置３１は、第１Ｚ相信号Ｚ１の立ち上がりを取得した時点からのＡＢ相信号のパルス数をカウントすることにより、実時間における回転軸２７ａの機械角３６０度以内の回転角度を算出する。

【0112】

駆動装置３１は、順次取得するＺ相信号における信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間に取得するＡＢ相信号のパルス数に基づいて回転軸２７ａの機械角３６０度以内の回転角度を定期的に算出する。

【0113】

（起動時の回転角度検出）
図８に示すように、モータ２７（図４参照）に電流が供給されていない場合、またはモータ２７がトルクを出力していない場合、回転体９は、規制位置に切り替えられた係合ピン１０によって回転可能な範囲が規制範囲に制限されている。この際、回転体９が回転可能な規制範囲は、セクションを構成している一方の係合突起部９ａが係合ピン１０に接触する機械角から同一のセクションを構成している他方の係合突起部９ａが係合ピン１０に接触する機械角までの角度θの範囲である。

【0114】

モータ２７（図４参照）に電流の供給を開始する場合、駆動装置３１は、モータ２７の回転軸２７ａ（図４参照）の回転角を検出するために、係合ピン１０を規制位置に切り替えた状態で、モータ２７の回転軸２７ａを反時計回り（ＣＣＷ矢印参照）と時計回り（ＣＷ矢印参照）に交互に回転させる。この際、駆動装置３１は、過去に取得したＡＢ相信号のパルス数をゼロにリセットしてから回転軸２７ａを反時計回りと時計回りとに回転させる。駆動装置３１は、出力電流値、回転角度等から、回転体９の係合突起部９ａが係合ピン１０に接触したと判断すると、モータ２７回転軸２７ａを逆の方向に回転させる。駆動装置３１は、回転体９のセクション内において、回転体９の係合突起部９ａと係合ピン１０との接触を検出する度にモータ２７回転軸２７ａの回転方向を反転させる。

【0115】

アブソリュートエンコーダ１は、回転軸２７ａの反時計回り方向と時計回り方向の回転に伴ってＡＢ相信号及びＺ相信号を生成しつつ、駆動装置３１に送信する。

【0116】

駆動装置３１は、取得したＡＢ相信号のパルス数を算出する。駆動装置３１は、反時計回りの回転時においてＡＢ相信号のパルス数をカウントアップし、時計回りの回転時においてＡＢ相信号のパルス数をカウントダウンする。

【0117】

図８と図９とに示すように、駆動装置３１は、回転軸２７ａを複数回の反時計回り（ＣＣＷ）方向と時計回り（ＣＷ）方向に回転させることで、Ｚ相信号における信号波形の立ち上がりから立ち下がりまでの間に生成されるＡＢ相信号のパルス数を取得する。

【0118】

例えば、回転体９のセクション内に２組のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとが位置している場合、駆動装置３１は、任意のセクション内の任意の回転角度でのＡＢ相信号のパルス数を０として、規制位置に位置する係合ピン１０が回転体９のセクションを構成している一方の係合突起部９ａに接触するまでモータ２７の回転軸２７ａを反時計回りに回転させる（図８の矢印ＣＣＷ、図９の矢印Ａ１参照）。駆動装置３１は、生成されるＡＢ相信号のパルス数をカウントアップする。駆動装置３１は、回転体９の一方の係合突起部９ａと係合ピン１０との接触を検出すると、モータ２７の回転軸２７ａを停止させる。同時に、駆動装置３１は、ＡＢ相信号のカウントアップをパルスＰＡの時点で停止する。

【0119】

次に、駆動装置３１は、係合ピン１０が同一のセクションを構成している他方の係合突起部９ａに接触するまでモータ２７の回転軸２７ａを時計回りに回転させる（図８の矢印ＣＷ、図９の矢印Ａ２参照）。駆動装置３１は、生成されるＡＢ相信号のパルスに応じてパルスＰＡからカウントダウンする。駆動装置３１は、Ｚ相信号の信号波形の立ち上がりを取得すると、立ち上がりパルス数としてパルスＰＢ、パルスＰＤを記憶する。駆動装置３１は、回転体９前記他方の係合突起部９ａと係合ピン１０との接触を検出すると、モータ２７の回転軸２７ａを停止させる。同時に、駆動装置３１は、ＡＢ相信号のカウントダウンをパルスＰＦの時点で停止する。

【0120】

次に、駆動装置３１は、係合ピン１０が回転体９の前記一方の係合突起部９ａに接触するまでモータ２７を反時計回りに回転させる（図８の矢印ＣＣＷ、図９の矢印Ａ３参照）。駆動装置３１は、生成されるＡＢ相信号のパルスに応じてパルスＰＦからカウントアップする。駆動装置３１は、Ｚ相信号を取得すると、立ち上がりパルス数としてパルスＰＥ、パルスＰＣを記憶する。駆動装置３１は、回転体９の一方の係合突起部９ａと係合ピン１０との接触を検出すると、モータ２７の回転軸２７ａを停止させる。同時に、駆動装置３１は、ＡＢ相信号のカウントアップをパルスＰＡの時点で停止する。

【0121】

駆動装置３１は、求めた立ち上がりパルス数の最大値であるパルスＰＢと立ち上がりパルス数の最小値であるパルスＰＥとの平均値を算出する。次に、駆動装置３１は、立ち上がりパルス数の平均値よりも小さい立ち上がりパルス数のうち最大の立ち上がりパルス数であるパルスＰＤと、立ち上がりパルス数の平均値よりも大きい立ち上がりパルス数のうち最小の立ち上がりパルス数であるパルスＰＣとの差を算出する。

【0122】

駆動装置３１は、算出した立ち上がりパルス数の差が、予め記憶しているＺ相信号の第１間隔Ｇａ１から第６間隔Ｇｆ１のそれぞれで生成されるＡＢ相信号のパルス数のいずれに等しいか判定する。駆動装置３１は、等しいパルス数のＡＢ相信号が生成されると判定した間隔から係合ピン１０が規制位置に位置している回転体９のセクションを特定する。

【0123】

このように構成されるアブソリュートエンコーダ１のブレーキ機構８は、少なくとも２つの係合突起部９ａを有する回転体９を備える。電源がオフ時におけるモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲は、ブレーキ機構８によって、最大でも機械角１８０度未満の角度範囲に制限される。アブソリュートエンコーダ１は、アブソリュートエンコーダ１の電源がオフの場合にモータ２７の回転軸２７ａが回転しても、機械角１８０度未満の範囲において回転角度を特定するためのＡＢ相信号とＺ相信号とを駆動装置３１に出力する。モータ２７の回転軸２７ａの回転範囲は、１８０度未満である。よって、駆動装置３１は、モータ２７の回転軸２７ａの決められた原点からの回転角度と回転回数とを一義的に算出することができる。また、係合突起部９ａを６つ有する回転体９によってモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲を制限する場合、係合突起部９ａの摩耗等によって係合突起部９ａのうち隣り合う２つの係合突起部９ａが係合ピン１０に接触しない状態であってもモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲が機械角１８０度未満の回転角度に制限される。これにより、簡素な構造によってモータ２７の回転軸２７ａの回転角度と回転回数とを算出可能なマルチターンアブソリュートエンコーダを構成することができる。

【0124】

従来のグレイコードエンコーダや磁気式エンコーダは、電源を投入した直後の静止状態でもアブソリュートエンコーダとして機能し、モータ２７の検出対象部材の機械角を検出することができる。しかしながら、グレイコードエンコーダや磁気式エンコーダは、機械角を特定するための計算量が多いため、専用ＩＣが必要になる。また、Ｚ相信号としてＭ系列を採用したＡＢＺ型エンコーダは、電源を投入した直後の静止状態ではアブソリュートエンコーダとして機能しないが、ブレーキ機構等によって制限された制限範囲において回転運動することでアブソリュートエンコーダ化することができる。つまり、前記Ｍ系列を採用したＡＢＺ型エンコーダは、検出対象部材の機械角を検出できるようになる。しかしながら、前記Ｍ系列を採用したＡＢＺ型エンコーダは、割り込み頻度のボラティリティが大きいため、ピーク負荷に合わせた専用ＩＣが必要になる。一方、本実施形態におけるアブソリュートエンコーダ１は、回転体９における各セクションのそれぞれの規制範囲に、周方向の間隔がそれぞれ異なる少なくとも一組のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとが位置する。これにより、アブソリュートエンコーダ１は、回転体９の各セクションにおいてＺ相信号の信号波形が立ち上がりから立ち下がりまでにＡＢ相信号被検出部２が生成するＡＢ相信号のパルス数を算出することでセクション内の機械角を特定する。よって、従来のアブソリュートエンコーダよりも計算負荷が小さく専用ＩＣを必要としない。

【0125】

また、各係合突起部９ａの周方向両方に位置するＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとの周方向の間隔である第１－２間隔Ｇａｂ、第２－３間隔Ｇｂｃ、第３－４間隔Ｇｃｄ、第４－５間隔Ｇｄｅ、第５－６間隔Ｇｅｆ及び第６－１間隔Ｇｆａは、同じ角度範囲の間隔が含まれていてもよい。これにより、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの組み合わせによって規定される周方向の間隔のばらつきが小さくなる。従って、機械角３６０度内の回転角度を取得する各処理の平準化が図られ、モータ２７の回転軸２７ａの回転角度を特定する駆動装置の処理のピーク負荷を低減することができる。一般にリアルタイム制御を実行するためのコンピュータは、ピーク負荷時にもリアルタイム性を失わないような性能が要求される。よって、ピーク負荷を低減することでコンピュータの要求性能を簡素化できる。

【0126】

また、モータ２７は、ブレーキ機構８によって回転範囲が第１セクションＳ１から第６セクションＳ６のいずれかに制限されている。駆動装置３１は、いずれかのセクションの規制範囲でモータ２７を時計回りと反時計回りに複数回、往復回転させる。駆動装置３１は、セクションによる規制範囲をＡＢ相信号被検出部２とＺ相信号被検出部３とが複数回通過することにより、Ｚ相信号の信号波形における立ち上がりから立ち下がりまでの間に生成されたＡＢ相信号のパルス数を確実に取得することができる。これにより、ブレーキ機構８によってモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲が制限されていても、簡素な構造によってモータ２７の回転軸２７ａの回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。また、駆動装置３１の処理負荷を低減して駆動装置３１のハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0127】

また、複数のＡＢ相信号被検出部２、複数のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａ及び複数のＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂは、回転体９と一体に回転する回転板７または回転体９に設けられる。従って、ＡＢ相信号被検出部２とＺ相信号被検出部３とは、互いの位相が固定された状態において一体にモータ２７の回転軸２７ａまたはブレーキ機構８の回転体９に設けられる。これにより、ブレーキ機構８によってモータ２７の回転軸２７ａの回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によってモータ２７の回転軸２７ａの回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0128】

駆動装置３１は、取得したＡＢ相信号のパルス数から、係合ピン１０が規制位置に位置しているセクションを特定する。これにより、モータ２７が十分なトルクを出力していない起動直後でも回転体９の位置検出精度が向上する。従って、駆動装置３１の処理負荷を低減して駆動装置３１のハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0129】

［実施形態２］
＜多関節ロボットアーム装置＞
図１０から図１２を用いて、本発明の実施形態２に係る多関節ロボットアーム装置１１の全体構成について説明する。多関節ロボットアーム装置１１は、上述のアブソリュートエンコーダ１を含む。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

【0130】

図１０は、本発明の実施形態に係る多関節ロボットアーム装置１１の模式図である。図１１は、本発明の実施形態に係る多関節ロボットアーム１２に係るＳ軸回転関節１４の模式図である。図１２は、本発明の実施形態２に係る多関節ロボットアーム装置１１の制御ブロック図である。

【0131】

（多関節ロボットアーム）
図１０に示すように、多関節ロボットアーム装置１１は、多関節ロボットアーム１２及び多関節ロボットアーム制御装置３２を含む。多関節ロボットアーム１２は、本実施形態において、リンクが１自由度の回転関節によって基端から先端まで直列に連結されたシリアルリンク機構のロボットアームである。多関節ロボットアーム１２は、例えば６軸の垂直多関節ロボットアームである。多関節ロボットアーム１２は、例えば製造装置の基台や遠隔操作可能な遠隔操作車両に設けられている。

【0132】

多関節ロボットアーム１２では、基端部から順に、Ｓ軸回転関節１４、Ｌ軸回転関節１６、Ｕ軸回転関節１８、Ｒ軸回転関節２０、Ｂ軸回転関節２２及びＴ軸回転関節２４が、それぞれ、筐体及びリンクによって、直列に連結されている。各軸は、モータユニットＭによって回転可能に構成されている。Ｓ軸回転関節１４、Ｌ軸回転関節１６、Ｕ軸回転関節１８、Ｒ軸回転関節２０、Ｂ軸回転関節２２及びＴ軸回転関節２４は、それぞれ、モータユニットＭを有する。

【0133】

モータユニットＭは、減速機２５、アクチュエータ２６を含む。多関節ロボットアーム１２は、多関節ロボットアーム制御装置３２によって制御される。多関節ロボットアーム１２は、多関節ロボットアーム制御装置３２から出力される制御信号を各軸のアクチュエータ２６に含まれる駆動装置３１によって取得する。また、多関節ロボットアーム１２は、各軸のモータユニットＭのモータ２７の出力に関する情報及びアブソリュートエンコーダ１から出力される情報を、多関節ロボットアーム制御装置３２に送信する。

【0134】

図１１に示すように、Ｓ軸回転関節１４は、多関節ロボットアーム１２全体を旋回させる回転関節である。Ｓ軸回転関節１４は、多関節ロボットアーム１２のＳＬ軸用の筐体１５に設けられている。Ｓ軸回転関節１４の出力軸には、ベース部材１３が固定されている。ベース部材１３は、多関節ロボットアーム１２の設置面に固定されている。Ｓ軸回転関節１４は、多関節ロボットアーム１２の設置面に対して垂直な方向にＳ軸回転関節１４の軸線が延びるように配置されている。

【0135】

図１０に示すように、Ｌ軸回転関節１６は、下腕リンク１７を揺動させる回転関節である。Ｌ軸回転関節１６は、ＳＬ軸用の筐体１５に設けられている。Ｌ軸回転関節１６は、Ｓ軸回転関節１４の軸線に対して垂直な方向にＬ軸回転関節１６の軸線が延びるように配置されている。Ｌ軸回転関節１６の出力軸には、下腕リンク１７の一端部が固定されている。

【0136】

Ｕ軸回転関節１８は、上腕リンク２１を揺動させる回転関節である。Ｕ軸回転関節１８は、多関節ロボットアーム１２のＵＲ軸用の筐体１９に設けられている。Ｕ軸回転関節１８の出力軸は、下腕リンク１７の他端部に固定されている。Ｕ軸回転関節１８は、Ｌ軸回転関節１６の軸線に対して平行な方向にＵ軸回転関節１８の軸線が延びるように配置されている。

【0137】

Ｒ軸回転関節２０は、上腕リンク２１を回転させる回転関節である。Ｒ軸回転関節２０は、ＵＲ軸用の筐体１９に設けられている。Ｒ軸回転関節２０は、Ｕ軸回転関節１８の軸線に対して垂直な方向にＲ軸回転関節２０の軸線が延びるように配置されている。Ｒ軸回転関節２０の出力軸には、上腕リンク２１の一端部が固定されている。

【0138】

Ｂ軸回転関節２２は、Ｔ軸回転関節２４を揺動させる回転関節である。Ｂ軸回転関節２２は、多関節ロボットアーム１２のＢＴ軸用の筐体２３に設けられている。Ｂ軸回転関節２２の出力軸は、上腕リンク２１の他端部に固定されている。Ｂ軸回転関節２２は、Ｒ軸回転関節２０の軸線に対して垂直な方向にＢ軸回転関節２２の軸線が延びるように配置されている。

【0139】

Ｔ軸回転関節２４は、図示しないエンドエフェクタを回転させる回転関節である。Ｔ軸回転関節２４は、ＢＴ軸用の筐体２３に設けられている。Ｔ軸回転関節２４は、Ｂ軸回転関節２２の軸線に対して垂直な方向にＴ軸回転関節２４の軸線が延びるように配置されている。Ｔ軸回転関節２４の出力軸は、エンドエフェクタ取り付け部を有している。

【0140】

このように構成される多関節ロボットアーム１２は、各軸のモータユニットＭによってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の併進３自由度とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりの回転３自由度の合計６自由度を有する。従って、多関節ロボットアーム１２は、多関節ロボットアーム１２の可動空間内において、Ｔ軸回転関節２４の出力軸を任意の位置に移動させることができるとともに任意の姿勢にすることができる。

【0141】

（モータユニット）
図１０と図１１に示すように、Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸、Ｔ軸のモータユニットＭは、それぞれ、多関節ロボットアーム制御装置３２からの制御信号に従って、出力軸を回転させる駆動装置である。各軸のモータユニットＭは、減速機２５と、アクチュエータ２６とを含む。つまり、モータユニットＭは、減速機２５、モータ２７、ブレーキ機構８を含むアブソリュートエンコーダ１及びモータ２７を制御するコンピュータである駆動装置３１が多関節ロボットアーム１２の筐体１５，筐体１９（図１０参照），筐体２３（図１０参照）の内部に配置されている。なお、各軸のモータユニットＭは同一の構成を有するため、以下では、Ｓ軸回転関節１４について説明を行う。

【0142】

図１１に示すように、Ｓ軸回転関節１４の減速機２５は、出力軸を入力軸の回転速度に対して減速した状態において回転させるとともに、前記出力軸の出力トルクとして前記減速に反比例した出力トルクを生成する装置である。減速機２５は、多関節ロボットアーム１２の筐体１５内に設けられている。減速機２５のハウジングは、多関節ロボットアーム１２の筐体１５の内部に固定されている。減速機２５の出力軸は、ベース部材１３に固定されている。

【0143】

Ｓ軸回転関節１４のアクチュエータ２６は、減速機２５と、モータ２７と、アブソリュートエンコーダ１と駆動装置３１とを含む。Ｓ軸回転関節１４は、多関節ロボットアーム１２の筐体１５内に設けられている。つまり、多関節ロボットアーム１２の筐体１５内には、減速機２５、モータ２７、ブレーキ機構８を含むアブソリュートエンコーダ１及び駆動装置３１が配置されている。

【0144】

アクチュエータ２６に含まれるモータ２７は、動力の発生源である。本実施形態では、モータ２７は、筒状のステータ内に、ロータが回転可能に配置された、いわゆるインナーロータ型のモータ２７である。ロータには、軸心に沿って延びる回転軸２７ａが軸方向に貫通した状態において固定される。モータ２７は、減速機２５のケースにおいて動力が入力される一端部に固定されている。回転軸２７ａの一端部は、モータ２７の出力軸として減速機２５の入力軸に連結されている。

【0145】

アクチュエータ２６に含まれるアブソリュートエンコーダ１は、モータ２７における回転軸２７ａの機械角３６０度以内の回転角度を検出する。アブソリュートエンコーダ１は、機械角３６０度以内の回転角度を検出するためのＡＢ相信号と機械角の原点を検出するためのＺ相信号とを、駆動装置３１と多関節ロボットアーム制御装置３２（図１０参照）とに送信する。アブソリュートエンコーダ１は、モータ２７における回転軸２７ａの他端部に設けられている。つまり、ブレーキ機構８を含むアブソリュートエンコーダ１とは、モータ２７の回転軸２７ａに設けられている。

【0146】

アブソリュートエンコーダ１に含まれるブレーキ機構８は、モータ２７における回転軸２７ａの回転を規制する。本実施形態では、ブレーキ機構８は、回転軸２７ａの他端部に設けられている。ブレーキ機構８は、機械的な係合によってモータ２７の回転軸２７ａの回転を制限する。なお、ブレーキ機構８は、回転軸２７ａの一端部に設けられていてもよい。

【0147】

アクチュエータ２６に含まれる駆動装置３１は、モータ２７に供給する駆動電流を制御する。駆動装置３１は、例えば、コンピュータである。駆動装置３１は、多関節ロボットアーム１２の筐体１５内に設けられている。駆動装置３１は、多関節ロボットアーム制御装置３２からの制御信号に応じた電流をモータ２７に供給する。また、駆動装置３１は、アブソリュートエンコーダ１のＡＢ相信号とＺ相信号とをフィードバックパルスとして取得する。駆動装置３１は、指令パルスに対するフィードバックパルスの差分に応じた電流をモータ２７に供給するフィードバック制御によって、モータ２７を制御する（図１２参照）。

【0148】

このように構成されるＳ軸回転関節１４は、減速機２５と、アクチュエータ２６に含まれるモータ２７及びアブソリュートエンコーダ１が一体に構成されている。また、モータユニットＭは、減速機２５、アクチュエータ２６及び駆動装置３１が多関節ロボットアーム１２の筐体１５内に配置された機電一体構造として構成されている。Ｓ軸回転関節１４では、モータ２７の回転によって減速機２５の出力軸が回転することにより、多関節ロボットアーム１２の筐体１５とアクチュエータ２６とを一体に回転させる。

【0149】

図１２に示すように、多関節ロボットアーム制御装置３２は、多関節ロボットアーム１２を制御する装置である。多関節ロボットアーム制御装置３２は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスによって接続された構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。多関節ロボットアーム制御装置３２には、多関節ロボットアーム１２の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

【0150】

多関節ロボットアーム制御装置３２は、Ｓ軸回転関節１４、Ｌ軸回転関節１６、Ｕ軸回転関節１８、Ｒ軸回転関節２０、Ｂ軸回転関節２２及びＴ軸回転関節２４に含まれる駆動装置３１にそれぞれ接続されている。多関節ロボットアーム制御装置３２は、各軸の駆動装置３１に制御信号を送信することができる。また、多関節ロボットアーム制御装置３２は、各軸のモータユニットＭからモータ２７の回転位置情報を取得することができる。

【0151】

上述のアブソリュートエンコーダ１が接続された駆動装置３１は、隣り合うＺ相信号における信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでに生成されるＡＢ相信号のパルス数を記憶している。従って、駆動装置３１は、Ｚ相信号の信号波形の立ち下がりから立ち上がりまでに生成されるＡＢ相信号のパルス数と位相とをカウントすることで、回転軸２７ａの機械角３６０度以内の回転角度を特定することができる。これにより、駆動装置３１は、エンコーダ専用のＩＣを追加することなく、モータ２７の回転軸２７ａの回転角を取得する処理を簡易かつ高精度にすることができる。よって、ブレーキ機構８によってモータの回転可能な範囲が制限されていても、簡素な構造によってモータ２７の回転軸２７ａの回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0152】

［実施形態３］
＜他のＺ相信号の間隔のばらつき＞
以下に、図５と図１３とを用いて、本発明の実施形態３に係るアブソリュートエンコーダ１Ａについて説明する。図１３は、本発明の実施形態３に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図である。本実施形態において、回転体９の各セクションの角度範囲には、２つのＺ相信号被検出部３が位置付けられている。２つのＺ相信号被検出部３は、周方向に隣り合っている。また、各Ｚ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、周方向に隣り合っている。

【0153】

図１３に示すように、各セクションにおける各Ｚ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔である間隔Ｇ１、間隔Ｇ２は、全て同じ間隔である。また、各セクションにおける一方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａと他方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとの周方向の間隔である間隔Ｇ３は、全て異なる間隔である。また、各セクションにおける一方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂと他方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔である間隔Ｇ４は、全て異なる間隔である。また、各セクションにおける一方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａと他方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔である間隔Ｇ５は、全て異なる間隔である。また、また、各セクションにおける一方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂと他方のＺ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとの周方向の間隔である間隔Ｇ６は、全て異なる間隔である。

【0154】

このように構成されるアブソリュートエンコーダ１Ａは、周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの間にＡＢ相信号被検出部２が位置するように配置される。また、アブソリュートエンコーダ１Ａは、機械角３６０度の回転において生成するＡＢ相信号のパルス数（例えば３６０パルス）よりも少ないパルス数（例えば１２パルス）のＺ相信号を生成する。従って、間隔Ｇ１、間隔Ｇ２、間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６は、ＡＢ相信号のパルス数で表現することができる。

【0155】

アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションにおける間隔Ｇ１及び間隔Ｇ２によって規定される角度範囲の全てにおいて、同じパルス数のＡＢ相信号を生成する。また、アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションにおける間隔Ｇ３によって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。同様に、アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションにおける間隔Ｇ４によって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。同様に、アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションにおける間隔Ｇ５によって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。同様に、アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションにおける間隔Ｇ６によって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。

【0156】

この際、Ｚ相信号被検出部３は、各セクションの規制範囲のそれぞれにおいて、次の条件のうち少なくとも一つを満たす。

【0157】

各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準とする所定の間隔内に収まるように各セクションの制限範囲内に位置する。具体的には、各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値と最小値との差、及び前記中央値と最大値との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0158】

または、各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ４の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準とする所定の間隔内に収まるように各セクションの制限範囲内に位置する。具体的には、各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ４の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値と最小値との差、及び前記中央値と最大値との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0159】

または、各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ５の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準とする所定の間隔内に収まるように各セクションの制限範囲内に位置する。具体的には、各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ５の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値と最小値との差、及び前記中央値と最大値との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0160】

または、各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ６の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準とする所定の間隔内に収まるように各セクションの制限範囲内に位置する。具体的には、各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ６の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値と最小値との差、及び前記中央値と最大値との差が前記中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0161】

例えば、アブソリュートエンコーダ１Ａは、第１セクションＳ１における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２４パルス生成する。

【0162】

同様に、アブソリュートエンコーダ１Ａは、第２セクションＳ２における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２９パルス生成する。アブソリュートエンコーダ１Ａは、第３セクションＳ３における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２８パルス生成する。アブソリュートエンコーダ１Ａは、第４セクションＳ４における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２７パルス生成する。第５セクションＳ５における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２６パルス生成する。アブソリュートエンコーダ１Ａは、第６セクションＳ６における間隔Ｇ３の角度範囲においてＡＢ相信号を２５パルス生成する。

【0163】

上述した各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値は、２６．５パルスである。また、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数の最小値は、２４パルスである。また、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数の最大値は、２９パルスである。

【0164】

各セクションのＺ相信号被検出部３は、間隔Ｇ３の角度範囲において生成されたＡＢ相信号のパルス数の中央値２６．５パルスと最小値２４パルスとの差が２.５パルスになるように構成されている。また、各セクションのＺ相信号被検出部３は、間隔Ｇ３の角度範囲において生成されたＡＢ相信号のパルス数の中央値２６．５パルスと最大値との差が２．５パルスになるように構成されている。従って、各セクションのＺ相信号被検出部３は、中央値と最小値との差、及び中央値と最大値との差が中央値の半分の１３．２５パルスよりも小さくなるように構成されている。

【0165】

Ｚ相信号被検出部３では、隣り合う係合突起部９ａによって制限される回転体９の規制範囲の全てにおいて、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの組み合わせによって規定される間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６のうち少なくとも一つの間隔が所定の範囲内のばらつきにおいて全て異なる。つまり、隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔の組み合わせである間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６のうち少なくとも一つがほぼ等間隔に近い状態で、全ての間隔が異なるようにＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとが位置している。

【0166】

＜第３実施形態の別実施形態＞
第３実施形態の別実施形態として、アブソリュートエンコーダ１ＡのＺ相信号被検出部３は、各セクションの規制範囲のそれぞれにおいて、更に次の条件を満たすように構成されてもよい。

【0167】

各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における最大値と最小値との差が、各セクションの間隔Ｇ３の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0168】

各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ４の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における最大値と最小値との差が、各セクションの間隔Ｇ４の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0169】

各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、各セクションの間隔Ｇ５の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における最大値と最小値との差が、各セクションの間隔Ｇ５の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0170】

各セクションのＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとは、各セクションの間隔Ｇ６の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における最大値と最小値との差が、各セクションの間隔Ｇ６の角度範囲においてそれぞれ生成されるＡＢ相信号のパルス数における中央値の半分よりも小さくなるように位置する。

【0171】

例えば、各セクションのＺ相信号被検出部３は、間隔Ｇ３の角度範囲において生成されたＡＢ相信号のパルス数の最大値２９パルスと最小値２４パルスとの差である５パルスが中央値２６．５パルスの半分である１３．２５パルスよりも小さくなるように位置する。

【0172】

このようにアブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションに位置付けられている２つのＺ相信号被検出部３によって規定される間隔Ｇ１、間隔Ｇ２、間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６のうち少なくとも一つの間隔が各セクションにおいてそれぞれ異なるように配置されている。また、各セクション内の２つのＺ相信号被検出部３によって規定される間隔のうち少なくとも一つの間隔の角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数は、セクション毎に異なる。よって、実施形態３のアブソリュートエンコーダ１Ａは、実施形態１のアブソリュートエンコーダ１と同様の作用効果が得られる。

【0173】

また、アブソリュートエンコーダ１Ａは、各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔の組み合わせである間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６の角度範囲において生成されるＡＢ相信号の各パルス数のばらつきが各セクションの隙間の角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準とする一定の範囲内になるように構成されている。つまり、アブソリュートエンコーダ１Ａは、隣り合うＺ相信号の間隔がほぼ等間隔に近い状態で、全ての間隔が異なるように生成する。これにより、前記ブレーキ機構８によってモータ２７の回転軸２７ａの回転範囲が制限されていても、簡素な構造によってモータ２７の回転軸２７ａの回転角度を算出可能なＡＢ相信号及びＺ相信号を生成することができる。

【0174】

また、アブソリュートエンコーダ１Ａは、一定の回転速度において、ＡＢ相信号のパルス数の中央値を基準として所定時間以上の時間間隔においてＺ相信号を生成することができる。これにより、駆動装置３１の処理負荷を低減して駆動装置３１のハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0175】

また、Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの組み合わせによって規定される間隔が全て異なる場合、つまり、Ｚ相信号の信号波形が全て異なる場合、一つのＺ相信号の立ち上がりと立ち下がりの両方において割り込み処理を発生させることにより、アブソリュートエンコーダ１Ａの１回転中における絶対位置の検出機会を増やすことができる。一方、駆動装置３１は、一つの前記Ｚ相信号の立ち上がりもしくは立ち下がりの一方に割り込み処理を発生させることにより計算負荷を抑えることができる。

【0176】

［実施形態４］
＜訂正部＞
以下に、図１２と図１４とを用いて、本発明の実施形態４に係るアブソリュートエンコーダ１Ｂについて説明する。図１４は、本発明の実施形態４に係るアブソリュートエンコーダ１Ｂによるエラー訂正の制御態様を表すフローチャートである。

【0177】

図１２に示すように、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂは、ＡＢ相信号のエラーを訂正するエラー訂正部である訂正部３３を有していてもよい。

【0178】

アブソリュートエンコーダ１Ｂの訂正部３３は、ＡＢ相信号の一部が生成できなかった場合に、回転軸２７ａの機械角３６０度以内の回転角度の訂正を行う。訂正部３３は、アブソリュートエンコーダ１Ｂに設けられている。訂正部３３は、各セクションのＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔の組み合わせである間隔Ｇ１、間隔Ｇ２、間隔Ｇ３、間隔Ｇ４、間隔Ｇ５及び間隔Ｇ６の角度範囲において生成されるＡＢ相信号の各パルス数を全て記憶している（図１３参照）。

【0179】

図１４に示すように、訂正部３３は、ＡＢ相信号検出部４、及びＺ相信号検出部５からＡＢ相信号及びＺ相信号を取得する（ステップＳ１１０）。さらに、訂正部３３は、ＡＢ相信号のパルス数のカウントアップ（積算）を開始する（ステップＳ１２０）。

【0180】

訂正部３３は、次のＺ相信号を取得すると（ステップＳ１３０）、その直前（ステップＳ１１０）に取得したＺ相信号における信号波形の立ち上がりから今回（ステップＳ１３０）のステップで取得したＺ相信号における信号波形の立ち上がりまでの間に取得したＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ１を算出する（ステップＳ１４０）。

【0181】

訂正部３３は、その直前（ステップＳ１１０の前）に算出したＡＢ相信号のパルス数Ｐａ１に基づいて推測される信号波形の立ち上がりから今回（ステップＳ１３０）のステップで取得したＺ相信号における信号波形の立ち上がりまでに取得したパルス数Ｐｂ２を算出する（ステップＳ１５０）。訂正部３３は、算出したＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ１が、その直前のＺ相信号における信号波形の立ち上がりから立ち上がりまでの間に生成されたパルス数Ｐａ１から推測されるパルス数Ｐｂ２に一致しているか否か判定する（ステップＳ１６０）。

【0182】

訂正部３３は、算出したＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ１が、推測されるＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ２と一致している場合、ＡＢ相信号用コードホイールＣＷ１における間隔Ｇｄｂに該当する部分についてエラーが生じていないと判定し、訂正を行わない（ステップＳ１７０）。

【0183】

訂正部３３は、算出したＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ１が、推測されるＡＢ相信号のパルス数Ｐｂ２に一致していない場合、該当するＡＢ相信号被検出部２においてエラーが生じていると判定する（ステップＳ１７１）。訂正部３３は、算出したパルス数Ｐｂ１を、推測されるパルス数Ｐｂ２に変更する訂正を実施する。

【0184】

このように、アブソリュートエンコーダ１Ｂは、全て異なる角度範囲においてＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂが設けられていることにより、隣接するＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔における角度範囲において生成されるＡＢ相信号のパルス数の関係が予め定められている。従って、アブソリュートエンコーダ１Ｂは、特定のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔における角度範囲においてＡＢ相信号の一部が生成できないエラーが生じても、訂正部３３によって隣接するＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの周方向の間隔における角度範囲において生成されたＡＢ相信号のパルス数からエラーが生じたＡＢ相信号を推測する。これにより、駆動装置３１の処理負荷を低減して駆動装置３１のハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。

【0185】

［実施形態５］
＜異常検出部＞
以下に、図１２と図１５とを用いて、本発明の実施形態５に係るアブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂについて説明する。図１５は、本発明の実施形態５に係るアクチュエータ２６によるアブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂの異常検知の制御態様を表すフローチャートである。

【0186】

図１２に示すように、アクチュエータ２６の異常検出部３０は、アクチュエータ２６の一部であるモータ２７の駆動装置３１に設けられている。異常検出部３０は、磁束オブザーバを有している。磁束オブザーバとは、モータ２７に印可される電圧と電流とから、モータ２７の内部磁束等の状態を算出し、モータ２７における回転軸２７ａ（ロータ）の速度又は電気角を推定する数理モデルである。異常検出部３０は、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１ＢからＡＢ相信号とＺ相信号とを取得することができる。

【0187】

図１５に示すように、異常検出部３０は、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１ＢからＡＢ相信号とＺ相信号とを取得する（ステップＳ２１０）。異常検出部３０は、取得したＡＢ相信号とＺ相信号とに基づいて回転軸２７ａの電気角θｘを算出する（ステップＳ２２０）。

【0188】

次に、異常検出部３０は、磁束オブザーバで回転軸２７ａの電気角θｙを推定する（ステップＳ２３０）。

【0189】

異常検出部３０は、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１ＢのＡＢ相信号及びＺ相信号から算出した電気角θｘと磁束オブザーバによって推定した電気角θｙとを比較する。異常検出部３０は、電気角θｘと電気角θｙとの差異（｜θｘ－θｙ｜）が基準値θｓ以下の場合、ＡＢ相信号被検出部２及びＺ相信号被検出部３に異常は生じていないと判定する（ステップＳ２５０）。

【0190】

一方、異常検出部３０は、電気角θｘと電気角θｙとの差異（｜θｘ－θｙ｜）が基準値θｓよりも大きい場合、回転体９の塑性変形等の変形により、ＡＢ相信号被検出部２及びＺ相信号被検出部３にひずみが生じ、ＡＢ相信号及びＺ相信号の生成に異常が発生していると判定する（ステップＳ２５１）。

【0191】

これにより、駆動装置３１は、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂの異常を速やかに検出することができるので、ピーク負荷を低減して駆動装置３１のハードウェアリソースの設計自由度を向上することができる。なお、異常検出部３０は、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１ＢのＡＢ相信号検出部４及びＺ相信号検出部５に設けてもよい。

【0192】

［実施形態６］
＜他のＺ相信号の信号波形＞
以下に、図１６を用いて、本発明の実施形態６に係るアブソリュートエンコーダ１Ｃについて説明する。図１６は、本発明の実施形態６に係るＡＢ相信号の信号波形とＺ相信号の信号波形を表す模式図である。本実施形態において、回転体９の各セクションの角度範囲には、２つのＺ相信号被検出部３が位置付けられている。２つのＺ相信号被検出部３は、周方向に隣り合っている。また、各Ｚ相信号被検出部３のＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとは、周方向に隣り合っている。

【0193】

図１６に示すように、アブソリュートエンコーダ１Ｃは、各セクションにおいて周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとの間隔Ｇ１及び間隔Ｇ２が全て異なる。従って、アブソリュートエンコーダ１Ｃは、周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａの機械角とＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの機械角とによって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。

【0194】

同様に、アブソリュートエンコーダ１Ｃは、各セクションにおいて周方向に隣り合うＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの機械角とＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの機械角とによって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。同様に、アブソリュートエンコーダ１Ｃは、各セクションにおいて周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａの機械角とＺ相信号立ち上がり被検出部３ａの機械角とによって規定される角度範囲の全てにおいて、異なるパルス数のＡＢ相信号を生成する。

【0195】

Ｚ相信号立ち上がり被検出部３ａの機械角とＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの機械角との組み合わせによって規定される角度範囲が全て異なる場合、駆動装置３１は、一つのＺ相信号における信号波形の立ち上がりと立ち下がりの両方において割り込み処理を発生させることができる。これにより、駆動装置３１は、回転軸２７ａの１回転中における回転角の検出機会を増やすことができる。一方、駆動装置３１は、一つのＺ相信号における信号波形の立ち上がりもしくは立ち下がりの一方に割り込み処理を発生させることで計算負荷を抑えることができる。

【0196】

（その他の実施形態）
なお、上述の全ての実施形態２において、６軸の垂直多関節ロボットアームである多関節ロボットアーム１２は、一例としてＳ軸回転関節１４、Ｌ軸回転関節１６、Ｕ軸回転関節１８、Ｒ軸回転関節２０、Ｂ軸回転関節２２及びＴ軸回転関節２４がそれぞれリンクによって直列に連結されているが、これに限定されない。各軸のモータユニットＭの連結順、連結される際の軸線方向等は、多関節ロボットアームとして成立する構造であれば、上述の実施形態２以外の構成であってもよい。

【0197】

また、上述の全ての実施形態において、モータユニットＭは、多関節ロボットアーム１２の各軸の回転関節として用いられる。しかしながら、モータユニットＭの構成は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、モータユニットは、ＸＹテーブルや垂直搬送装置等、位置制御が必要な装置等に適用してもよい。また、モータユニットは、アクチュエータのみの構成でもよい。

【0198】

また、上述の全ての実施形態において、アクチュエータ２６は、モータ２７、ブレーキ機構８を含むアブソリュートエンコーダ１及び駆動装置３１が多関節ロボットアーム１２の筐体１５、筐体１９、筐体２３内にそれぞれ設けられている機電一体構造として構成されている。しかしながら、アクチュエータの構成は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、アクチュエータは、駆動装置が多関節ロボットアームの筐体の外部に配置されていてもよい。

【0199】

また、上述の全ての実施形態において、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、反射型の光学式アブソリュートエンコーダである。しかしながら、アブソリュートエンコーダの構成は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、アブソリュートエンコーダは、透過型の光学式アブソリュートエンコーダ、磁気式アブソリュートエンコーダ又は電磁誘導式アブソリュートエンコーダ等であってもよい。

【0200】

また、上述の全ての実施形態において、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、機械角３６０度につきＡＢ相信号を３６０パルス生成する。しかしながら、アブソリュートエンコーダの構成は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、アブソリュートエンコーダは、必要な回転精度を確保するために必要なパルス数を生成するように構成されていればよい。

【0201】

また、上述の全ての実施形態において、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、機械角３６０度につきＺ相信号が１２パルス生成する。しかしながら、アブソリュートエンコーダの構成は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、アブソリュートエンコーダは、機械角３６０度につきＺ相信号が２パルス以上、且つＡＢ相信号のパルス数未満であればよい。

【0202】

また、上述の全ての実施形態において、アブソリュートエンコーダ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、全ての周方向に隣り合うＺ相信号立ち上がり被検出部３ａの機械角とＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂの機械角との組み合わせによって規定される角度範囲において同一のＡＢ相信号のパルス数となる角度範囲が存在するようにＺ相信号立ち上がり被検出部３ａとＺ相信号立ち下がり被検出部３ｂとを配置してもよい。例えば１２の間隔が６種類のパルス数によって構成される場合、コンピュータは、Ｚ相信号を３個取得し、ＡＢ相信号のパルス数を比較することでモータにおける回転軸の回転角を検出することができる。

【0203】

また、上述の全ての実施形態において、回転板７は、ブレーキ機構８の回転体９に設けられている。しかしながら、回転板７は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、回転板７は、モータの回転軸に直接固定されていてもよい。

【0204】

また、上述の全ての実施形態において、ブレーキ機構８の回転体９は、係合突起部９ａを周方向に等間隔に６つ有している。しかしながら、ブレーキ機構８の回転体９は、上述の実施形態の構成に限定されない。例えば、ブレーキ機構の回転体は、複数の係合突起部を周方向に等間隔に有していればよい。また、回転体は、複数の係合突起部を周方向に不等間隔に有していてもよい。

【0205】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0206】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ アブソリュートエンコーダ
２ ＡＢ相信号被検出部２
３ Ｚ相信号被検出部
３ａ Ｚ相信号立ち上がり被検出部
３ｂ Ｚ相信号立ち下がり被検出部
４ ＡＢ相信号検出部
５ Ｚ相信号検出部
６ 出力部
７ 回転板
８ ブレーキ機構
９ 回転体
９ａ 係合突起部
１０ 係合ピン
１１ 多関節ロボットアーム装置
１２ 多関節ロボットアーム
２７ モータ
３１ 駆動装置
２７ａ 回転軸 Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６ 隙間
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ セクション

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】