(57)【要約】【課題】メモリー容量を低減することのできるロボット、プリンターおよびエンコーダーを提供する。【解決手段】ロボットは、第１部材と、前記第１部材に対して回動可能に配置されている第２部材と、前記第１部材に対して回動する駆動力を前記第２部材に伝達する駆動装置と、を有し、前記駆動装置は、エンコーダーを備え、前記エンコーダーは、主歯車と、前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有する。【選択図】図１
2018096923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
前記第１部材に対して回動可能に配置されている第２部材と、
前記第１部材に対して回動する駆動力を前記第２部材に伝達する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、エンコーダーを備え、
前記エンコーダーは、主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記制御部は、前記主歯車を仮想的に回転させた際の前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態と、実際の前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態と、を比較することで、前記多回転量を検出する請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記制御部は、前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記主歯車の回転角度を検出する回転角度検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記主歯車の回転数を検出する回転数検出ステップと、
前記回転角度検出ステップおよび前記回転数検出ステップの検出結果に基づいて、前記主歯車の多回転量を検出する多回転量検出ステップと、により前記多回転量を検出する請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記主歯車の歯数、前記第１副歯車の歯数および前記第２副歯車の歯数は、互いに素の関係である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態を検出する回転状態センサーを有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記エンコーダーと一体化されているモーターを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項７】
前記駆動装置は、前記エンコーダーと一体化されている減速機を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項８】
第１部材と、
前記第１部材に対して変位可能に配置されている第２部材と、
前記第１部材に対して変位する駆動力を前記第２部材に伝達する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、エンコーダーを備え、
前記エンコーダーは、主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とするプリンター。
【請求項９】
主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とするエンコーダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、プリンターおよびエンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダーとして、特許文献１に記載のエンコーダーが知られている。特許文献１のエンコーダーは、第１歯車と、第１歯車と噛み合っている第２、第３歯車と、を有している。そして、特許文献１のエンコーダーは、各歯車の回転角を検出し、検出した各歯車の回転角の組み合わせを予め記憶してあるテーブル（照合用データ）と比較することで、回転角を求める構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１１８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のエンコーダーでは、予めテーブルを記憶させておく必要があるため、その分、メモリー容量が大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、メモリー容量を低減することのできるロボット、プリンターおよびエンコーダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の発明として実現することが可能である。
【０００７】
本発明のロボットは、第１部材と、
前記第１部材に対して回動可能に配置されている第２部材と、
前記第１部材に対して回動する駆動力を前記第２部材に伝達する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、エンコーダーを備え、
前記エンコーダーは、主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、主歯車の多回転量を検出するために、従来のように予めテーブルを記憶させておく必要がないため、メモリー容量を低減することができる。
【０００８】
本発明のロボットでは、前記制御部は、前記主歯車を仮想的に回転させた際の前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態と、実際の前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態と、を比較することで、前記多回転量を検出することが好ましい。
これにより、より簡単に、主歯車の多回転量を検出することができる。
【０００９】
本発明のロボットでは、制御部は、前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記主歯車の回転角度を検出する回転角度検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記主歯車の回転数を検出する回転数検出ステップと、
前記回転角度検出ステップおよび前記回転数検出ステップの検出結果に基づいて、前記主歯車の多回転量を検出する多回転量検出ステップと、により前記多回転量を検出することが好ましい。
これにより、演算量を少なくすることができ、より早く、主歯車の多回転量を検出することができる。
【００１０】
本発明のロボットでは、前記主歯車の歯数、前記第１副歯車の歯数および前記第２副歯車の歯数は、互いに素の関係であることが好ましい。
これにより、より広い範囲で多回転量を検出することができる。
【００１１】
本発明のロボットでは、前記主歯車、前記第１副歯車および前記第２副歯車の回転状態を検出する回転状態センサーを有することが好ましい。
これにより、より正確に、主歯車、第１副歯車および第２副歯車の回転状態を検出することができる。
【００１２】
本発明のロボットでは、前記駆動装置は、前記エンコーダーと一体化されているモーターを有することが好ましい。
これにより、駆動装置の構成が簡単なものとなる。
【００１３】
本発明のロボットでは、前記駆動装置は、前記エンコーダーと一体化されている減速機を有することが好ましい。
これにより、駆動装置の構成が簡単なものとなる。
【００１４】
本発明のプリンターは、第１部材と、
前記第１部材に対して変位可能に配置されている第２部材と、
前記第１部材に対して変位する駆動力を前記第２部材に伝達する駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は、エンコーダーを備え、
前記エンコーダーは、主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、主歯車の多回転量を検出するために、従来のように予めテーブルを記憶させておく必要がないため、メモリー容量を低減することができる。
【００１５】
本発明のエンコーダーは、主歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車と異なる歯数を有する第１副歯車と、
前記主歯車と噛合し、前記主歯車および前記第１副歯車のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車と、
前記主歯車を初期状態から仮想的に回転させることで、前記主歯車の前記初期状態からの多回転量を検出する制御部と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、主歯車の多回転量を検出するために、従来のように予めテーブルを記憶させておく必要がないため、メモリー容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。
【図２】図１に示すロボットが備えるエンコーダーを示す平面図である。
【図３】図２に示すエンコーダーの側面図である。
【図４】図２に示すエンコーダーが有する磁石を示す斜視図である。
【図５】図２に示すエンコーダーの作動方法を説明するための概略図である。
【図６】図２に示すエンコーダーによる多回転量の検出方法を示すフローチャートである。
【図７】図２に示すエンコーダーの作動方法を説明するための概略図である。
【図８】図２に示すエンコーダーの作動方法を説明するための概略図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを示す側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のロボット、プリンターおよびエンコーダーを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るロボットについて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。図２は、図１に示すロボットが備えるエンコーダーを示す平面図である。図３は、図２に示すエンコーダーの側面図である。図４は、図２に示すエンコーダーが有する磁石を示す斜視図である。図５は、図２に示すエンコーダーの作動方法を説明するための概略図である。図６は、図２に示すエンコーダーによる多回転量の検出方法を示すフローチャートである。図７および図８は、図２に示すエンコーダーの作動方法を説明するための概略図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１、図３および図４の上側および図２の紙面手前側を「上」とも言い、図１、図３および図４の下側および図２の紙面奥側を「下」とも言う。
【００２０】
図１に示すロボット１００は、いわゆる水平多関節ロボット（スカラロボット）であり、例えば、精密機器等を製造する製造工程等で用いられ、精密機器や部品等の把持や搬送等を行うことができる。
【００２１】
図１に示すように、ロボット１００は、基台１１０と、第１アーム１２０と、第２アーム１３０と、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配線引き回し部１６０と、を有している。
【００２２】
基台１１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台１１０の上端部には、第１アーム１２０が連結されている。第１アーム１２０は、基台１１０に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｊ１まわりに回動可能となっている。
【００２３】
また、基台１１０内には、第１アーム１２０を回動させる駆動装置１７０が設けられている。駆動装置１７０は、駆動力を発生させるモーター１７１と、モーター１７１の駆動力を減速する減速機１７２と、エンコーダー２００と、を有している。また、減速機１７２の入力軸は、モーター１７１の回転軸に連結され、減速機１７２の出力軸は、第１アーム１２０に連結されている。そのため、モーター１７１が駆動し、その駆動力が減速機１７２を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が基台１１０に対して第１軸Ｊ１まわりに水平面内で回動する。この際、基台１１０に対する第１アーム１２０の回転状態がエンコーダー２００によって検出される。
【００２４】
なお、駆動装置１７０では、モーター１７１、減速機１７２およびエンコーダー２００が一体化されている。これにより、駆動装置１７０の構成が簡単なものとなる。また、駆動装置１７０の小型化を図ることができると共に、駆動装置１７０のロボット１００への組み付け、取り換え等が容易となる。ここで、「一体化」とは、例えば、モーター１７１、減速機１７２およびエンコーダー２００が互いに組み合わされてユニット化された状態を言う。
【００２５】
また、第１アーム１２０の先端部には、第２アーム１３０が連結されている。第２アーム１３０は、第１アーム１２０に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｊ２まわりに回動可能となっている。
【００２６】
また、図示しないが、第２アーム１３０内には、第２アーム１３０を回動させる駆動装置が設けられている。また、この駆動装置は、上述した駆動装置１７０と同様に、駆動力を発生させるモーターと、モーターの駆動力を減速する減速機と、エンコーダーと、を有しており、エンコーダーによって、第１アーム１２０に対する第２アーム１３０の回転状態が検出される。
【００２７】
また、第２アーム１３０の先端部には、作業ヘッド１４０が配置されている。作業ヘッド１４０は、第２アーム１３０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナットおよびボールネジナット（ともに図示せず）に挿通されたスプラインシャフト１４１を有している。スプラインシャフト１４１は、第２アーム１３０に対して、その軸Ｊ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。
【００２８】
図示しないが、第２アーム１３０内には、回転駆動装置および昇降駆動装置が配置されている。回転駆動装置の駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナットに伝達され、スプラインナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が鉛直方向に沿う軸Ｊ３まわりに正逆回転する。なお、回転駆動装置は、上述した駆動装置１７０と同様に、駆動力を発生させるモーターと、モーターの駆動力を減速する減速機と、エンコーダーと、を有しており、エンコーダーによって、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の回転状態が検出される。
【００２９】
一方、昇降駆動装置の駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナットに伝達され、ボールネジナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が上下に移動する。なお、昇降駆動装置は、上述した駆動装置１７０と同様に、駆動力を発生させるモーターと、モーターの駆動力を減速する減速機と、エンコーダーと、を有しており、エンコーダーによって、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の移動量が検出される。
【００３０】
また、スプラインシャフト１４１の先端部には、エンドエフェクター１５０が連結されている。エンドエフェクター１５０としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの等が挙げられる。
【００３１】
第２アーム１３０内に配置された各電子部品（例えば、各駆動装置）に接続される複数の配線は、第２アーム１３０と基台１１０とを連結する管状の配線引き回し部１６０内を通って基台１１０内まで引き回されている。さらに、これら複数の配線は、基台１１０内でまとめられることによって、駆動装置１７０に接続される配線と共に、基台１１０の外部に設置され、ロボット１００を統括制御する図示しない制御装置まで引き回される。
【００３２】
次に、図２および図３に基づいて、エンコーダー２００について説明する。エンコーダー２００は、回転量を検出し得るもの、特に、主軸２０１の多回転量を検出し得るロータリーエンコーダー（アブソリュート型）である。
【００３３】
このようなエンコーダー２００は、主歯車２１０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０と異なる歯数を有する第１副歯車２２０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０および第１副歯車２２０のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車２３０と、主歯車２１０を初期状態（多回転量が０°の状態）から仮想的に回転させることで、主歯車２１０の初期状態からの多回転量を検出する制御部２９０と、を有している。このような構成とすることで、後述するように、従来のような比較テーブルを記憶させておく必要がないため、記憶部のメモリー容量を小さくすることができる。以下、このようなエンコーダー２００について詳細に説明する。
【００３４】
エンコーダー２００は、上述したように、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０を備える歯車列と、制御部２９０と、を有し、さらに、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出する回転状態センサー２４０を有している。
【００３５】
主歯車２１０は、主軸２０１に固定されており、主軸２０１と共に回転可能である。また、第１副歯車２２０は、主軸２０１と平行な第１副軸２０２を中心に回転可能に設けられ、主歯車２１０に噛合し、主歯車２１０の回転に連動して回転する。第２副歯車２３０も、第１副歯車２２０と同様に、主軸２０１と平行な第２副軸２０３を中心に回転可能に設けられ、主歯車２１０に噛合し、主歯車２１０の回転に連動して回転する。このようなエンコーダー２００では、例えば、主軸２０１が減速機１７２の出力軸（主軸２０１）と連結されており、第１、第２副軸２０２、２０３が基台１１０に連結されている（この逆であってもよい）。
【００３６】
なお、本実施形態では、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０（主軸２０１、第１副軸２０２および第２副軸２０３）が一直線上（図２中の横方向）に並んで配置されているが、これら歯車２１０、２２０、２３０の配置は、特に限定されず、例えば、主軸２０１の軸方向から見た平面視（以下、単に「平面視」とも言う。）で、主軸２０１と第１副軸２０２を結ぶ直線と、主軸２０１と第２副軸２０３とを結ぶ直線とが１８０°以外の角度で交差するように配置されていてもよい。これにより、エンコーダー２００の横幅を小さくすることができ、小型化を図ることができる。
【００３７】
主歯車２１０の歯数ａ、第１副歯車２２０の歯数ｂおよび第２副歯車２３０の歯数ｃは、それぞれ異なる歯数である。すなわち、ａ≠ｂ、ａ≠ｃ、ｂ≠ｃの関係を満足している。また、主歯車２１０の歯数ａ、第１副歯車２２０の歯数ｂおよび第２副歯車２３０の歯数ｃは、互いに素の関係となっている（ａ、ｂ、ｃが互いに素）。なお、前記「互いに素」とは、ａ、ｂ、ｃを共に割り切る正の整数が１のみ（最大公約数が１）であることをいう。ただし、ａ、ｂ、ｃは、互いに素の関係になくてもよく、ａ、ｂ、ｃの少なくとも２つが１以外の公約数を有していてもよい。
【００３８】
なお、歯数ａ、ｂ、ｃの数としては、特に限定されないが、例えば、それぞれ、１０以上３０以下であることが好ましい。これにより、多回転量の検出範囲を十分に大きくすることができると共に、各歯車２１０、２２０、２３０の過度な大型化を抑制することができる。なお、歯数ａ、ｂ、ｃがそれぞれ１０以上３０以下である場合、例えば、ａ＝２０、ｂ＝１７、ｃ＝２３とすることができる。
【００３９】
回転状態センサー２４０は、主歯車２１０の回転状態を検出する主歯車用回転状態センサー２５０と、第１副歯車２２０の回転状態を検出する第１副歯車用回転状態センサー２６０と、第２副歯車２３０の回転状態を検出する第２副歯車用回転状態センサー２７０と、を有している。
【００４０】
主歯車用回転状態センサー２５０は、主歯車２１０と同軸的に設けられた磁石２５１と、磁石２５１に対向して設けられた磁気角度センサー２５２と、を有している。また、第１副歯車用回転状態センサー２６０は、第１副歯車２２０と同軸的に設けられた磁石２６１と、磁石２６１に対向して設けられた磁気角度センサー２６２と、を有している。また、第２副歯車用回転状態センサー２７０は、第２副歯車２３０に同軸的に設けられた磁石２７１と、磁石２７１に対向して設けられた磁気角度センサー２７２と、を有している。
【００４１】
磁石２５１、２６１、２７１は、それぞれ、円柱状をなし、図４に示すように、両面４極着磁（片面２極着磁）されている。両面４極着磁された磁石は、磁石の厚さ方向（上下方向）に磁束が形成されるので、２極着磁の磁石と比べて磁束の広がりを抑制することができる。そのため、磁気角度センサー２６２、２７２が磁石２５１の影響を受け難くなり、磁気角度センサー２５２、２７２が磁石２６１の影響を受け難くなり、磁気角度センサー２５２、２６２が磁石２７１の影響を受け難くなるという利点がある。よって、回転状態センサー２４０によって、精度よく、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出することができ、また、主軸２０１、第１副軸２０２および第２副軸２０３の軸間距離を短くすることができ、エンコーダー２００の小型化に寄与する。なお、磁石２５１、２６１、２７１の構成としては、径方向に着磁（すなわち、径方向に沿った一方側と他方側とで異なる極に着磁）されていれば、特に限定されない。
【００４２】
このような磁石２５１、２６１、２７１としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等の永久磁石を用いることができる。
【００４３】
また、磁気角度センサー２５２は、磁石２５１に対向した３６０°角度検出センサーであり、磁石２５１の磁力線の向きから主歯車２１０の回転状態を検出する。同様に、磁気角度センサー２６２は、磁石２６１に対向した３６０°角度検出センサーであり、磁石２６１の磁力線の向きから第１副歯車２２０の回転状態を検出する。また、磁気角度センサー２７２は、磁石２７１に対向した３６０°角度検出センサーであり、磁石２７１の磁力線の向きから第２副歯車２３０の回転状態を検出する。
【００４４】
以上、回転状態センサー２４０について説明したが、回転状態センサー２４０の構成としては、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態をそれぞれ検出することができれば、特に限定されず、例えば、光学式のセンサーを用いてもよい。
【００４５】
≪制御部≫
制御部２９０は、回転状態センサー２４０と電気的に接続されており、回転状態センサー２４０から出力される検出信号に基づいて、主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出する。ここで、多回転量とは、初期状態に対する絶対回転角度であり、３６０°×回転数ｎ＋回転角度θ（１回転未満の回転角度）で表すことができる。
【００４６】
図３に示すように、制御部２９０は、記憶部２９１と、演算部２９２と、を有している。記憶部２９１は、例えばメモリー等の記憶回路により構成されており、例えば、演算部２９２により実行される各種プログラムが記憶されている。演算部２９２は、主歯車２１０を仮想的に回転させることで、主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出する。
【００４７】
以下、図５に示すように、演算部２９２による多回転量の検出方法の構成を、主歯車２１０の歯数が４、第１副歯車２２０の歯数が３、第２副歯車２３０の歯数が５である場合を例に挙げて説明する。また、各歯車２１０、２２０、２３０の歯を時計回りに１番、２番、３番、…とし、初期状態（多回転量が０°の状態）では、各歯車２１０、２２０、２３０の１番の歯が、それぞれ、基準位置Ｑに位置しているものとする。
【００４８】
演算部２９２は、主歯車２１０を仮想的に回転させた際の主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態と、実際の主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態と、を比較することで、主歯車２１０の多回転量を検出する。
【００４９】
具体的には、図６に示すように、演算部２９２は、各歯車２１０、２２０、２３０の現在の回転状態を検出する検出ステップＳ１と、検出ステップＳ１で検出した結果に基づいて主歯車２１０（主軸２０１）の回転角度θを検出する回転角度検出ステップＳ２と、検出ステップＳ１で検出した結果に基づいて主歯車２１０（主軸２０１）の回転数ｎを検出する回転数検出ステップＳ３と、回転角度検出ステップＳ２および回転数検出ステップＳ３の検出結果から主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出する多回転量検出ステップＳ４と、により多回転量を検出する。
【００５０】
検出ステップＳ１では、演算部２９２は、主歯車用回転状態センサー２５０によって主歯車２１０の回転状態を取得し、第１副歯車用回転状態センサー２６０によって第１副歯車２２０の回転状態を取得し、第２副歯車用回転状態センサー２７０によって第２副歯車２３０の回転状態を取得する。これにより、各歯車２１０、２２０、２３０の現在の回転状態、具体的には、現在、基準位置Ｑに各歯車２１０、２２０、２３０のどの番号の歯が位置しているかを検出することができる。なお、ここでは、説明の便宜上、図７に示すように、主歯車２１０が時計回りに回転し、主歯車２１０の３番の歯、第１副歯車２２０の１番の歯および第２副歯車２３０の４番の歯が、それぞれ、基準位置Ｑに位置しているものとする。
【００５１】
回転角度検出ステップＳ２では、演算部２９２は、検出ステップＳ１で検出された各歯車２１０、２２０、２３０の回転状態から、仮想的に、主歯車２１０を反時計回りに逆回転させて、図８に示すように、主歯車２１０の１番の歯を基準位置Ｑに移動させる。これにより、主歯車２１０の回転状態が初期状態と等しくなる。ここで、前記「仮想的に」とは、例えば、主歯車２１０および第１、第２副歯車２２０、２３０を実際に動かすことなく、コンピューターによる演算処理（シミュレーション）上で主歯車２１０および第１、第２副歯車２２０、２３０を動かすことを言う。
【００５２】
本ステップＳ２では、主歯車２１０の回転量を１回転未満とする。このように、現在の回転状態から、主歯車２１０の１番の歯を基準位置Ｑに移動させるのに要した回転角度から、回転角度θを検出することができる。ここでの例では、図７に示すように、現在の回転状態において主歯車２１０の３番の歯が基準位置Ｑに位置していることから、θ＝１８０°であることが検出される。なお、以下では、説明の便宜上、本ステップにおいて仮想的に各歯車２１０、２２０、２３０を回転させた後の状態を「回転角度検出後状態」とも言う。また、この回転角度検出後状態では、主歯車２１０の１番の歯、第１副歯車２２０の２番の歯および第２副歯車２３０の２番の歯が、それぞれ、基準位置Ｑに位置している。
【００５３】
回転数検出ステップＳ３では、演算部２９２は、仮想的に、初期状態から主歯車２１０を０回転（０°）、１回転（３６０°）、２回転（７２０°）、３回転（１０８０°）、…と時計回りに回転させ、各歯車２１０、２２０、２３０の基準位置Ｑに位置する歯が、回転角度検出後状態と同じ組み合わせとなる回転数ｎを検出する。ここでの例では、図８に示すように、回転角度検出後状態において、主歯車２１０の１番の歯、第１副歯車２２０の２番の歯および第２副歯車２３０の２番の歯が基準位置Ｑに位置していることから、下記の表１のように０回転目から順番に演算処理していくと、４回転目の組み合わせと同じことが分かる。したがって、回転数ｎ＝４であることが検出される。
【００５４】
【表１】
2018096923.tif 000003
【００５５】
多回転量検出ステップＳ４では、演算部２９２は、回転角度検出ステップＳ２で検出した回転角度θと回転数検出ステップＳ３で検出した回転数ｎとから主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出する。具体的には、（３６０°×回転数ｎ）＋回転角度θを演算処理することで、多回転量を検出する。なお、ここでの例では、上述したように、θ＝１８０°およびｎ＝４であるため、多回転量＝３６０°×４＋１８０°＝１６２０°であることが検出される。
【００５６】
このように、仮想的な処理によって、主軸２０１の多回転量を検出することで、例えば、従来のような比較テーブルを記憶させておく必要がないため、記憶部２９１のメモリー容量を小さくすることができる。これにより、エンコーダー２００の製造コストを低減することができる。
【００５７】
なお、演算部２９２による主軸２０１の多回転量を検出する方法としては、上述の方法に限定されない。例えば、別の方法として、検出ステップＳ１で検出された各歯車２１０、２２０、２３０の回転状態から、仮想的に、主歯車２１０を反時計回りに逆回転させて初期状態に戻し、これに要した回転量から、主軸２０１の多回転量を検出してもよい。また、別の方法として、仮想的に、各歯車２１０、２２０、２３０の回転状態が現在の回転状態と一致する状態となるまで、主歯車２１０を初期状態から時計回りに回転させ、これに要した回転量から、主軸２０１の多回転量を検出してもよい。
【００５８】
ここで、上述の説明では、主歯車２１０の各歯が順に基準位置Ｑに位置するように回転させているため、主歯車２１０の歯の数でエンコーダー２００の分解能（検出可能な回転角度θの最小値）が決定するようにも思えるが、そうではなく、エンコーダー２００の分解能は、回転状態センサー２４０の分解能で決定される。本実施形態では、回転状態センサー２４０の分解能が、主歯車２１０の数（隣の歯までの回転角度）よりも高く、よって、隣り合う歯と歯の間が基準位置Ｑに位置する状態も検出することができる。
【００５９】
以上、エンコーダー２００について説明した。なお、本実施形態では、第１アーム１２０を回動させる駆動装置１７０に内蔵されているエンコーダー２００について、上述のような構成としたが、この他にも、第２アーム１３０を回動させる駆動装置、スプラインシャフト１４１を回転させる回転駆動装置およびスプラインシャフト１４１を昇降させる昇降駆動装置に内蔵されているエンコーダーについても、エンコーダー２００を用いることができる。すなわち、上記４つのエンコーダーのうちの少なくとも１つにエンコーダー２００を適用することができる。
【００６０】
以上、ロボット１００について説明した。このようなロボット１００は、上述したように、第１部材としての基台１１０と、基台１１０に対して回動可能に配置されている第２部材としての第１アーム１２０と、基台１１０に対して回動する駆動力を第１アーム１２０に伝達する駆動装置１７０と、を有している。また、駆動装置１７０は、エンコーダー２００を備えている。また、エンコーダー２００は、主歯車２１０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０と異なる歯数を有する第１副歯車２２０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０および第１副歯車２２０のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車２３０と、主歯車２１０を初期状態から仮想的に回転させることで、主歯車２１０の初期状態からの多回転量を検出する制御部２９０と、を有している。
【００６１】
このような構成とすることで、上述したように、従来のような比較テーブルを記憶部２９１に記憶させておく必要がないため、記憶部２９１のメモリー容量を小さくすることができる。これにより、エンコーダー２００の製造コストを低減することができる。また、主歯車２１０を仮想的に回転させているため、必ずしもロボット１００を動かす必要がないため、安全性も向上する。
【００６２】
また、このような構成とすることで、非常用の電源として用いられるバッテリーが不要となる。具体的には、従来の構成では、停電等によって主電源が切れてロボット１００が停止してしまった場合、ロボット１００の駆動を再開するときのために、停止直前の第１アーム１２０の多回転量を記憶しておく必要があり、この記憶のためにバッテリーからの電力供給が必要となる。これに対して、本実施形態のエンコーダー２００によれば、ロボット１００の駆動を再開する際に、上述したような方法で多回転量を検出することができるため、停電時に停止直前の第１アーム１２０の多回転量を記憶しておく必要がない。そのため、バッテリーが不要となり、ロボット１００の軽量化および小型化を図ることができる。また、バッテリーは、使用者が定期的に取り換える必要があるため、バッテリーが不要な構成となることで、メンテナンスの煩わしさを低減することができる。なお、本発明である「主歯車２１０を仮想的に回転させて多回転量を検出する」ことは、上述の再起動時のみならず、ロボット１００の駆動中に行うことも可能である。
【００６３】
また、上述したように、ロボット１００では、制御部２９０は、主歯車２１０を仮想的に回転させた際の主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態と、実際の主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態と、を比較することで、主歯車２１０の多回転量を検出する。このような方法によれば、より簡単かつ正確に、主歯車２１０の多回転量を検出することができる。
【００６４】
また、上述したように、ロボット１００では、制御部２９０は、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出する検出ステップＳ１と、検出ステップＳ１での検出結果に基づいて、主歯車２１０の回転角度θを検出する回転角度検出ステップＳ２と、検出ステップＳ１での検出結果に基づいて、主歯車２１０の回転数ｎを検出する回転数検出ステップＳ３と、回転角度検出ステップＳ２および回転数検出ステップＳ３の検出結果に基づいて、主歯車２１０の多回転量を検出する多回転量検出ステップＳ４と、により主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出する。このように、別々に検出した回転角度θと回転数ｎとを足し合せて主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出することで、例えば、上述した別の検出方法と比較して、演算量を少なくすることができ、より早く主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出することができる。
【００６５】
また、上述したように、ロボット１００では、主歯車２１０の歯数、第１副歯車２２０の歯数および第２副歯車２３０の歯数は、互いに素の関係である。これにより、当該条件を満たしていない場合と比較して、各歯車２１０、２２０、２３０の基準位置Ｑに位置する歯の組み合わせが多くなるため、より広い範囲で主歯車２１０の多回転量を検出することができる。
【００６６】
また、上述したように、ロボット１００では、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出する回転状態センサー２４０を有している。そのため、より正確に、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出することができる。
【００６７】
また、上述したように、ロボット１００では、駆動装置１７０は、エンコーダー２００と一体化されているモーター１７１を有している。これにより、例えば、エンコーダー２００とモーター１７１とが別体である場合と比較して、駆動装置１７０の構成が簡単なものとなる。また、駆動装置１７０の小型化を図ることができると共に、駆動装置１７０のロボット１００への組み付けが容易となる。
【００６８】
また、上述したように、ロボット１００では、駆動装置１７０は、エンコーダー２００と一体化されている減速機１７２を有している。これにより、例えば、エンコーダー２００と減速機１７２とが別体である場合と比較して、駆動装置１７０の構成が簡単なものとなる。また、駆動装置１７０の小型化を図ることができると共に、駆動装置１７０のロボット１００への組み付けが容易となる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るロボットについて説明する。
【００７０】
図９は、本発明の第２実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを示す側面図である。
【００７１】
本実施形態に係るロボット１００は、主に、エンコーダー２００Ａの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボット１００と同様である。
【００７２】
なお、以下の説明では、第２実施形態のロボット１００に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００７３】
図９に示すように、エンコーダー２００Ａは、第１エンコーダー３００（エンコーダー２００）と、第２エンコーダー４００と、制御部２９０と、を有している。第１エンコーダー３００は、前述した第１実施形態で説明したエンコーダー２００と構成と同様であり、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０を備える歯車列と、主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出する回転状態センサー２４０と、を有している。
【００７４】
一方、第２エンコーダー４００は、主歯車２１０（主軸２０１）の回転角度θの検出を補助する機能を有している。このような第２エンコーダー４００は、第１エンコーダー３００よりも分解能（検出可能な回転角度θの最小値）が高く、第１エンコーダー３００よりも高い精度で主歯車２１０の回転状態を検出することができる。
【００７５】
具体的には、例えば、第１エンコーダー３００の分解能が１°であり、第２エンコーダー４００の分解能が０．１°であった場合には、制御部２９０は、まず、回転状態センサー２４０によって主歯車２１０、第１副歯車２２０および第２副歯車２３０の回転状態を検出する。制御部２９０は、さらに、第２エンコーダー４００によって、回転状態センサー２４０が検出した主歯車２１０の回転状態からのずれ（第１エンコーダー３００の分解能以下のずれ）を検出し、検出したずれに基づいて回転状態センサー２４０が検出した各歯車２１０、２２０、２３０の回転状態を補正する。このような構成によれば、より精度よく、各歯車２１０、２２０、２３０の回転状態を検出することができる。そのため、より精度よく主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出することができる。
【００７６】
なお、第２エンコーダー４００としては、特に限定されないが、本実施形態では、光学式のエンコーダーを用いている。このように、第２エンコーダー４００として光学式のエンコーダーを用いることで、第１エンコーダー３００よりも高い分解能を有する第２エンコーダー４００を容易に実現（構成）することができる。
【００７７】
具体的には、第２エンコーダー４００は、反射型の光学式のロータリーエンコーダーである。図９に示すように、第２エンコーダー４００は、主軸２０１に固定され、主軸２０１と共に回転可能な光学スケール４１０と、光学スケール４１０に対向して固定設置されたセンサーユニット４２０と、を有している。また、センサーユニット４２０は、光学スケール４１０に向けて光を出射する発光素子４２１と、光学スケール４１０で反射された光を受光し、その受光光の強度に応じた信号を検出する受光素子４２２と、を有している。
【００７８】
また、光学スケール４１０は、選択的にＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する偏光特性を有している。このような光学スケール４１０は、例えば、発光素子４２１からの光に対する反射性を有する複数のワイヤーを互いに間隔を隔てて平行に並べて構成されている偏光パターンを有する構成とすることができる。
【００７９】
また、発光素子４２１は、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）であり、直線偏光した光を出射する。なお、「直線偏光」とは、電磁波（光）の振動面が一平面内にある光であり、言い換えれば、電場（または磁場）の振動方向が一定な光である。また、受光素子４２２は、例えば、ＧａＡｓまたはＳｉを用いたフォトダイオードである。
【００８０】
このような構成では、発光素子４２１が光学スケール４１０に向けて光を出射し、受光素子４２２が光学スケール４１０での反射光を受光し、受光素子４２２からの信号（電流値）に基づいて、光学スケール４１０の状態を判断することができる。
【００８１】
なお、光学式のエンコーダーとしては、上述の構成に限定されない。例えば、上述の構成では、受光素子４２２は、光学スケール４１０で反射した光を受光するようになっているが、光学スケール４１０を透過した光を受光するようになっていてもよい。
【００８２】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るプリンターについて説明する。
【００８４】
図１０は、本発明の第３実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
図１０に示すプリンター３０００は、装置本体３０１０と、装置本体３０１０の内部に設けられている印刷機構３０２０、給紙機構３０３０および制御部３０４０と、を備えている。
【００８５】
また、装置本体３０１０には、記録用紙Ｐを設置するトレイ３０１１と、記録用紙Ｐを排出する排紙口３０１２と、液晶ディスプレイ等の操作パネル３０１３とが設けられている。また、印刷機構３０２０は、ヘッドユニット３０２１と、駆動装置３０２２と、駆動装置３０２２の駆動力によりヘッドユニット３０２１を往復動させる往復動機構３０２３と、を備えている。
【００８６】
また、ヘッドユニット３０２１は、インクジェット式記録ヘッドであるヘッド３０２１ａと、ヘッド３０２１ａにインクを供給するインクカートリッジ３０２１ｂと、ヘッド３０２１ａおよびインクカートリッジ３０２１ｂを搭載したキャリッジ３０２１ｃと、を有している。
【００８７】
また、往復動機構３０２３は、キャリッジ３０２１ｃを往復移動可能に支持しているキャリッジガイド軸３０２３ａと、駆動装置の駆動力によりキャリッジ３０２１ｃをキャリッジガイド軸３０２３ａ上で移動させるタイミングベルト３０２３ｂと、を有している。
【００８８】
また、駆動装置３０２２は、駆動力を発生させるモーター３０２２ａと、モーター３０２２ａの駆動力を減速する減速機３０２２ｂと、装置本体３０１０に対するキャリッジ３０２１ｃの変位状態を検出するエンコーダー２００と、を有している。また、給紙機構３０３０は、互いに圧接している従動ローラー３０３１および駆動ローラー３０３２と、駆動ローラー３０３２を駆動する給紙モーター３０３３と、を有している。
【００８９】
また、制御部３０４０は、例えばパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷機構３０２０や給紙機構３０３０等の駆動を制御する。また、制御部３０４０は、前述した第１実施形態と同様に、エンコーダー２００と電気的に接続されており、エンコーダー２００から出力される検出信号に基づいて、主歯車２１０（主軸２０１）の多回転量を検出することができる。多回転量を検出するために、制御部３０４０は、記憶部３０４１と、演算部３０４２と、を有している。記憶部３０４１および演算部３０４２は、前述した実施形態の記憶部２９１および演算部２９２と同様の構成である。
【００９０】
このようなプリンター３０００では、給紙機構３０３０が記録用紙Ｐを一枚ずつヘッドユニット３０２１の下部近傍へ間欠送りする。このとき、ヘッドユニット３０２１が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。
【００９１】
以上、プリンター３０００について説明した。このようなプリンター３０００は、第１部材としての装置本体３０１０と、装置本体３０１０に対して変位可能に配置されている第２部材としてのキャリッジ３０２１ｃと、装置本体３０１０に対して変位する駆動力をキャリッジ３０２１ｃに伝達する駆動装置３０２２と、を有している。また、駆動装置３０２２は、エンコーダー２００を備えている。また、エンコーダー２００は、前述した第１実施形態と同様に、主歯車２１０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０と異なる歯数を有する第１副歯車２２０と、主歯車２１０と噛合し、主歯車２１０および第１副歯車２２０のそれぞれと異なる歯数を有する第２副歯車２３０と、主歯車２１０を初期状態から仮想的に回転させることで、主歯車２１０の初期状態からの多回転量を検出する制御部３０４０と、を有している。このような構成とすることで、上述したように、従来のような比較テーブルを記憶させておく必要がないため、記憶部３０４１のメモリー容量を小さくすることができる。これにより、エンコーダー２００の製造コストを低減することができる。
【００９２】
以上、本発明のロボット、プリンターおよびエンコーダーを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００９３】
また、前述した実施形態では、エンコーダーをロボットおよびプリンターに適用した構成について説明したが、エンコーダーは、これら以外の各種電子デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１００…ロボット、１１０…基台、１２０…第１アーム、１３０…第２アーム、１４０…作業ヘッド、１４１…スプラインシャフト、１５０…エンドエフェクター、１６０…配線引き回し部、１７０…駆動装置、１７１…モーター、１７２…減速機、２００、２００Ａ…エンコーダー、２０１…主軸、２０２…第１副軸、２０３…第２副軸、２１０…主歯車、２２０…第１副歯車、２３０…第２副歯車、２４０…回転状態センサー、２５０…主歯車用回転状態センサー、２５１…磁石、２５２…磁気角度センサー、２６０…第１副歯車用回転状態センサー、２６１…磁石、２６２…磁気角度センサー、２７０…第２副歯車用回転状態センサー、２７１…磁石、２７２…磁気角度センサー、２９０…制御部、２９１…記憶部、２９２…演算部、３００…第１エンコーダー、４００…第２エンコーダー、４１０…光学スケール、４２０…センサーユニット、４２１…発光素子、４２２…受光素子、３０００…プリンター、３０１０…装置本体、３０１１…トレイ、３０１２…排紙口、３０１３…操作パネル、３０２０…印刷機構、３０２１…ヘッドユニット、３０２１ａ…ヘッド、３０２１ｂ…インクカートリッジ、３０２１ｃ…キャリッジ、３０２２…駆動装置、３０２２ａ…モーター、３０２２ｂ…減速機、３０２３…往復動機構、３０２３ａ…キャリッジガイド軸、３０２３ｂ…タイミングベルト、３０３０…給紙機構、３０３１…従動ローラー、３０３２…駆動ローラー、３０３３…給紙モーター、３０４０…制御部、３０４１…記憶部、３０４２…演算部、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…軸、Ｐ…記録用紙、Ｑ…基準位置
【図１】
2018096923.tif 000004
【図２】
2018096923.tif 000005
【図３】
2018096923.tif 000006
【図４】
2018096923.tif 000007
【図５】
2018096923.tif 000008
【図６】
2018096923.tif 000009
【図７】
2018096923.tif 000010
【図８】
2018096923.tif 000011
【図９】
2018096923.tif 000012
【図１０】
2018096923.tif 000013