(57)【要約】【課題】一連の作業で確実に精度良く回転ディスクの図心と回転ディスクを支持するハブの回転中心を合わせることが出来る回転中心合わせ装置を提供する。【解決手段】ハブ２を回転駆動するモータ６およびハブ２を固定したＸＹＺステージ４と、ＸＹＺステージ４を駆動制御するモータドライバ１０と、回転ディスク１をハブ２が回転中に接触しない位置に予め支持する回転ディスク支持部１４と、撮像装置により検出したハブ２の回転中心の位置Ｐおよび回転ディスク１の図心の位置Ｑの差が０になるようにＸＹＺステージ４をＸＹ方向に動かし、位置Ｑと位置Ｐの差が予め設定した許容値以下になった後にハブ２と回転ディスク１を密着させ接合するようにＸＹＺステージ４をＺ方向に動かす指令をモータドライバ１０に出力するＣＰＵ９と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ（７）および画像処理装置（８）からなる撮像装置を備え、回転ディスク（１）と前記回転ディスク（１）を支持するハブ（２）を位置合わせして接合する回転中心合わせ装置において、
前記ハブ（２）および前記ハブ（２）を回転駆動するモータ（６）を取り付けたハウジング（３）を固定したＸＹＺステージ（４）と、
前記ＸＹＺステージ（４）をＸＹＺ方向に駆動制御するモータドライバ（１０）と、
前記回転ディスク（１）を前記ハブ（２）の接合回転面であるＸＹ平面の上面Ｚ方向に離れた位置に予め支持する回転ディスク支持部（１４）と、
前記撮像装置により検出して測定した前記ハブ（２）の回転中心の位置（Ｐ）および前記回転ディスク（１）の図心の位置（Ｑ）の差が０になるように前記ＸＹＺステージ（４）をＸＹ方向に動かし、前記位置の差が予め設定した許容値以下になった後に前記ハブ（２）と前記回転ディスク（１）を密着させ接合するよう前記ＸＹＺステージ（４）をＺ方向に動かす指令を前記モータドライバ（１０）に出力するＣＰＵ（９）と、を備えたことを特徴とする回転中心合わせ装置。
【請求項２】
前記回転ディスク（１）と前記ハブ（２）は、それぞれ角度基準を示す印を有し、
前記ＣＰＵ（９）は、前記回転ディスク（１）の角度基準方向と、前記ハブ（２）の角度基準方向の差が予め設定した許容値以下になるように前記モータ（６）を制御することを特徴とする請求項１に記載の回転中心合わせ装置。
【請求項３】
前記ハブ（２）は、前記ハブ（２）の回転中心を検出するための基準となるマークを印刷した識別マークシール（１１）を予め貼付して有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転中心合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光学式エンコーダにおける、回転ディスクと回転ディスクを支持するハブを位置合わせして接合する回転中心合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転中心合わせ装置は、ハブの上に回転ディスクを仮固定あるいは乗せた状態で全体を回転させ、回転ディスクの偏心量を測定して偏心が小さくなるように回転ディスクの位置を修正する、という反復動作を行って所望の偏心量以下に収まるように作業している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１で開示されている第１従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図である。
図５において、１は回転ディスク、２は回転体であるハブ、５はカップリング、６はモータ、７はカメラ、８は画像処理装置、９はＣＰＵ、１２は直進マイクロメータ、１３は微動アクチュエータである。
以下、図５を用いて第１従来技術による回転中心合わせ装置の動作を説明する。
ハブ２とハブ２の上に置かれた回転ディスク１をモータ６で回転させながらカメラ７で回転ディスク１のスリット像を観測して回転ディスク１の偏心量と偏心方向を計測する。そして、偏心を打ち消す方向に、直進マイクロメータ１２の先端についた微動アクチュエータ１３により回転ディスク１を押して、回転ディスク１の偏心量を小さくする。これを複数回行い、偏心量を追い込んでいく。
【０００４】
図６は、特許文献２で開示されている第２従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図である。
図６において、１は回転ディスク、２はハブ、５はカップリング、６はモータ、７はカメラ、８は画像処理装置、９はＣＰＵ、１５はモータドライバである。
第２従来技術も第１従来技術と基本動作は同じであるが、ここでは、回転ディスクを動かすアクチュエータが、一方向からだけではなく、両方向から押すことができることにより、行き過ぎを戻す作用が可能となっている。
【０００５】
このように、従来の回転中心合わせ装置は、回転ディスクの偏心量を測定して、それを打ち消すように回転ディスクの位置をずらすことを繰り返して偏心量を所望の値以下に追い込む方式であった。
【特許文献１】特開平０１−８６２１０号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−１９６６４１号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の回転中心合わせ装置は、回転ディスクがハブの上に乗っており、両者の摩擦力などの影響により、目標位置まで正確に押し込む作業が困難であった。このため、複数回手順を繰り返すのが通常であり、作業が一意に終わらないという問題があった。また、摩擦の大きさによっては、偏心量の目標値に到達できない場合もあった。また、偏心量を測定するに当たって、回転ディスクを回転させながら回転ディスクのパターンを観察して偏心量を測定する機構も必要であった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、あらかじめ、ハブの回転中心と、回転ディスクの図心を測定しておき、両者の相対位置が規定の値に入るように移動したあとに、密着させることにより、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る回転中心合わせ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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、カメラおよび画像処理装置からなる撮像装置を備え、回転ディスクと前記回転ディスクを支持するハブを位置合わせして接合する回転中心合わせ装置において、前記ハブおよび前記ハブを回転駆動するモータを取り付けたハウジングを固定したＸＹＺステージと、前記ＸＹＺステージをＸＹＺ方向に駆動制御するモータドライバと、前記回転ディスクを前記ハブの接合回転面であるＸＹ平面の上面Ｚ方向に離れた位置に予め支持する回転ディスク支持部と、前記撮像装置により検出して測定した前記ハブの回転中心の位置および前記回転ディスクの図心の位置の差が０になるように前記ＸＹＺステージをＸＹ方向に動かし、前記位置の差が予め設定した許容値以下になった後に前記ハブと前記回転ディスクを密着させ接合するよう前記ＸＹＺステージをＺ方向に動かす指令を前記モータドライバに出力するＣＰＵと、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回転中心合わせ装置において、前記回転ディスクと前記ハブは、それぞれ角度基準を示す印を有し、前記ＣＰＵは、前記回転ディスクの角度基準方向と、前記ハブの角度基準方向の差が予め設定した許容値以下になるように前記モータを制御することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の回転中心合わせ装置において、前記ハブは、前記ハブの回転中心を検出するための基準となるマークを印刷した識別マークシールを予め貼付して有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によると、ハブと回転ディスクの基準位置を独立に計測して、両者の相対位置が規定値内に入るように移動したあとに接合するので、回転中心合わせ操作を複数回繰り返す必要がない。また回転ディスクとハブは分離した状態で位置決めされるので、接触による摩擦や弾性変形が位置決め精度へ与える影響を軽減でき、確実な手順で高精度な合わせ込みができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によると、ハブの回転中心と回転ディスクの図心の合わせ込みだけでなく両者の相対角度も同時に合わせ込めるので、回転させるための複雑な機構が不要になり、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によると、ハブの回転中心を画像処理で的確に検出することが出来、光源の調整や画像処理の条件出しが簡単になり、信頼性が高い高精度な計測が手軽にできる。計測後、不要となった識別マークシールははがすこともできるため、組立後にじゃまになることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１実施例を示す回転中心合わせ装置の全体構成図である。
図１において、１は回転ディスク、２はハブ、３はハウジング、４はＸＹＺステージ、５はカップリング、６はモータ、７はカメラ、８は画像処理装置、９はＣＰＵ、１０はＸＹＺステージ用モータのモータドライバ、１４は回転ディスク支持部、１５はモータ６用のモータドライバである。
従来技術と本実施例が基本的に相違する点は、従来技術では、ハブ２の上に回転ディスク１が仮固定されていたのに対し、本装置ではハブ２に取り付けられる回転ディスク１が予め回転中心合わせ装置の回転ディスク支持部１４で支持するようにしている点である。
以下、図１を用いて本実施例における回転中心合わせ装置の構成の詳細を説明する。
ハブ２はハウジング３に組み込まれた回転支持機構に取り付けられており、カップリング５を介して取り付けられたモータ６によって図１に示すＸＹ平面で回転駆動される。
ハウジング３は、ＸＹＺステージ４上に固定されており、回転駆動用のモータ６ごと、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動できる。
回転中心合わせ装置のＺ方向、すなわち上方には、ハブ２の回転中心および回転ディスク１の図心を測定するためのカメラ７と画像処理装置８がある。画像処理装置８が計測した情報はＣＰＵ９に渡され、その結果を得てＣＰＵ９はＸＹＺステージ４のモータドライバ１０に指令してＸＹＺステージ４のモータ（不図示）を動かす。
【００１６】
図２は、本発明の第１実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、（ａ）はハブ２の回転中心と回転ディスク１の図心の位置合わせ動作、（ｂ）は回転ディスク１とハブ２の接触動作、（ｃ）は回転ディスク１とハブ２が接合した状態を示した図である。
図２において、Ｐはハブ２の回転中心、Ｑは回転ディスク１の図心である。
以下、図１、２を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
まず、モータ６を回転させてハブ２を回転させる。回転角度が違う複数のハブ面を画像処理することにより、ハブ２の回転中心位置Ｐの座標が検出される。
次に、回転ディスク１のパターンを画像処理することにより、回転ディスク１のパターンの図心位置Ｑの座標が検出される。
ＰとＱの座標は画像処理装置８の設定によっては同じ座標上の値ではない場合があるが、必要に応じて事前にキャリブレーションすることで、共通座標に座標変換できる。
図２（ａ）に示すように、ＣＰＵ９は、ＰとＱの座標値から、Ｐ点を動かす方向と距離を算出できるので、ＸＹＺステージ４に対して目標座標としてＱを指令することにより、ＰとＱがＸＹＺステージ４の位置決め精度のオーダで重なる。μｍオーダの精度のＸＹＺステージは容易に入手できるので、精度の高い位置合わせが可能となる。回転ディスク１は、予め回転ディスク支持部１４によりハブ２と平行かつハブ２から上面Ｚ方向に離れた位置に支持されており、位置合わせによるＸＹＺステージ４のＸＹ移動時にハブ２と接触しないので、摩擦等による位置決め精度の低下は考慮しなくて良い。
ＰとＱが重なる位置で、今度は図２（ｂ）に示すようにＸＹＺステージ４でハブ２をＺ方向に上昇することにより、回転ディスク１とハブ２が接触する。
通常は、ハブ２の面に接着剤があらかじめ塗布してあるので、図２（ｃ）に示すように接合した状態で保持するか、紫外線硬化型接着剤と紫外線照射装置を使うことにより接着が完了する。
ハブ２の上に回転ディスク１が完全に乗ると、間に挟まれた接着層が流動することによる位置ずれが懸念されるが、ハブ２面の高さと、回転ディスク１面の高さを計測しておけば、接着層厚さも考慮した最適な高さ方向に位置決めができる。
【実施例２】
【００１７】
図３は、本発明の第２実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、（ａ）はハブ２の回転中心と回転ディスク１の図心の位置合わせ動作、（ｂ）はハブ２と回転ディスク１の相対角度合わせ動作、（ｃ）は回転ディスク１とハブ２の接触動作、（ｄ）は回転ディスク１とハブ２が接合した状態を示した図である。
以下、図３を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の回転中心合わせ装置は、第１実施例に加えてハブ２および回転ディスク１に角度基準を示す印を設けている点であり、図３（ａ）に示すハブ２の回転中心と回転ディスク１の図心の位置合わせ動作の完了後、角度基準を示す印とこれを撮影するカメラ７と画像処理装置８を用いて、図３（ｂ）に示すようにハブ２の角度基準方向と回転ディスク１の角度基準方向の差が所定の範囲に入るようにモータ６を回転させて、角度基準方向の差が所定の範囲に入った後、第１実施例と同様に図３（ｃ）および（ｄ）に示す接合操作を行うようにしている点である。それ以外の構成は図１と同じである。
尚、ハブ２側の角度基準は、モータ６の磁極位置に置き換えることもできる。
【実施例３】
【００１８】
図４は、本発明の第３実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、（ａ）は識別マークシール１１を貼付したハブ２面、（ｂ）は初期位置でのマークの中心座標を認識動作、（ｃ）は１２０度回転した位置におけるマークの中心座標を認識動作、（ｄ）は２４０度回転した位置におけるマークの中心座標を認識動作、（ｅ）はハブ２の回転中心を求める動作を示す図である。
図４において、１１は識別マークシールである。
以下、図４を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
第１実施例と異なる点は、本実施例のはハブ２に識別マークシール１１を貼付している点であり、それ以外の構成は図１と同じである。
第１および第２実施例において、ハブ２の回転中心を画像処理で求める場合に、金属製のハブ２の表面は反射光により画像認識がしにくいことがある。そのような場合に、あらかじめ認識しやすいマークを描いた識別マークシール１１をハブ２面に貼る作業を行う。
画像処理はこの識別マークシール１１の画像を使うことにより、金属面に比べてはるかに良好に精度良くハブ２の回転中心を求めることが出来る。
識別マークシール１１は不要であれば、回転中心決定後にはがしてもよい。
ハブ２の回転中心の認識は、例えば次の手順で行う。
まず、図４（ａ）に示すように、初期位置でのマークの中心座標を認識する。
次に、例えば図４（ｂ）に示すように、１２０度回転した位置におけるマークの中心座標を認識する。
さらに、図４（ｃ）に示すように、３番目の回転位置におけるマークの中心座標を認識する。
図４（ｄ）に示すように、以上３点の座標を通る円の中心が、回転中心座標である。
【００１９】
以上述べたように本実施例に係わる回転中心合わせ装置は、ハブ２の回転中心Ｐの座標と、回転ディスク１の図心Ｑの座標を測定し、両者の座標が一致するようにＸＹＺステージ４で移動した後に接合するようにしているので、繰り返し作業を行うことなく目標精度で接合できる。また、ハブ２および回転ディスク１に、角度基準を示す印を設け、回転ディスク１の角度基準方向と、ハブ２の角度基準方向の差が所定の範囲に入るようにモータ６を回転制御するようにしているので、ハブ２の回転中心と回転ディスク１の図心の合わせ込みだけでなく両者の相対角度も同時に合わせ込めるので、回転させるための複雑な機構が不要になり、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る。さらに、ハブ２に画像認識用の識別マークシール１１を貼ることにより、回転中心の認識が容易になり、精度を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は光学式エンコーダの回転中心合わせラインの装置に用いて好適であるが、光学式エンコーダ以外でも、例えば磁気式エンコーダのドラムと回転中心を合わせこむ場合にも使用できる。その他、回転するものの上に物体を搭載するような一般の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施例を示す回転中心合わせ装置の全体構成図
【図２】本発明の第１実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図
【図３】本発明の第２実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図
【図４】本発明の第３実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図
【図５】第１従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図
【図６】第２従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図
【符号の説明】
【００２２】
１  回転ディスク
２  ハブ
３  ハウジング
４  ＸＹＺステージ
５  カップリング
６  モータ
７  カメラ
８  画像処理装置
９  ＣＰＵ
１０、１５  モータドライバ
１１  識別マークシール
１２  直進マイクロメータ
１３  微動アクチュエータ
１４  回転ディスク支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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