(57)【要約】【課題】簡単な構造で適切に周期誤差を補正できるロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】原点パターン部を有する円盤スケール１１０の原点からの回転に対応して基準ロータリーエンコーダ１５１から出力する基準位相角θRと、円盤スケール１１０の原点からの回転に対応して回転検出部から出力する測定位相角θとの位相角差δθと、測定位相角θとを関連付けて生成した補正値を補正値記憶部１３１へ複数記憶するテーブル構造に記憶させ、較正する。円盤スケール１１０の回転により、測定値補正部１３２で測定位相角θに対応した補正値に基づいて位相角差δθで補正して出力する。原点パターン部を設ける簡単な構成で適切に補正のための補正値記憶部１３１を容易に形成できる。【選択図】図６
2008145299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、
前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、
前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差を、対応する前記測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造の補正値記憶部と、
前記回転検出部から出力される測定位相角を、この測定位相角に対応した前記補正値記憶部に記憶された前記補正値に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を具備した
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転変位補正装置であって、
前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差を演算する測定値比較部を具備し、
前記補正値記憶部は、この測定値比較手段で演算した前記位相角差を、対応する前記測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造に構成された
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転変位補正装置であって、
前記測定値補正部は、前記回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する前記補正値が前記補正値記憶部に記憶されていない場合、前記測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの前記補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を算出し、得られた補正値により補正して出力する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値記憶部は、前記補正値として、前記回転検出部で出力される前記回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔で前記測定位相角と前記位相格差とを関連付けた前記補正値を複数記憶する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項５】
円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、
前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、
前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する補正値記憶部と、
前記回転検出部から出力される測定位相角を、前記補正値記憶部に記憶された前記補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を備えた
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項６】
請求項５に記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値記憶部は、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差に基づいて、最小二乗法により得られた正弦波の前記補正値波形に関する補正波形情報を記憶する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項７】
円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、
前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、
前記回転体の機械的寸法に基づいて前記回転体の偏芯回転による前記回転検出部の前記スケールにおける検出位置のずれに対応した正弦波となる補正値波形に関する補正波形情報を記憶する補正値記憶部と、
前記回転検出部から出力される測定位相角を、前記補正値記憶部に記憶された前記補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を備えた
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値記憶部は、前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量を記憶し、
前記測定値補正部は、前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいて算出される補正値で前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項９】
請求項８に記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量と、前記回転検出部で検出された測定位相角とに基づいて、前記測定位相角に対応する補正値を算出する補正値算出部を具備し、
前記測定値補正部は、前記補正値算出部で算出された補正値により、前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値算出部は、前記補正値波形における振幅量をＡDとし、前記相対位相角をθDとし、前記オフセット量をＯDとし、前記補正値をＨとしたときに、以下の式(１)を用いて前記補正値を算出する
Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）……(１)
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項１１】
請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値記憶部は、前記補正値波形が合成波である場合、合成された正弦波の各補正値波形の前記振幅量、前記相対位相角および前記オフセット量をそれぞれ記憶し、
前記測定値補正部は、正弦波の各補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいてそれぞれ算出される補正値の総和で、前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する
ことを特徴とした回転変位補正装置。
【請求項１２】
円周方向にスケールを有するとともに円周方向における基準となる基準位置を有し、前記スケールの中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、
前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の回転変位補正装置と、
を具備したことを特徴とした変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円周上に設けられたスケールを有しスケールの中心を回転軸として回転される回転体の周期誤差に対する補正分を求める回転変位補正装置、および、変位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、回転する円盤状や円筒状のスケールと、スケールの回転状況を検出する検出部とを備えたロータリーエンコーダが知られている。そして、ロータリーエンコーダは、スケールのパターン中心と回転軸とが一致しない場合、偏心運動となり、回転検出精度が低下するため、各種偏心に対する制御が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献４）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、円盤状のコード板の回転軸に対して対称となる位置に、対をなす光源および受光アレイの検出部をそれぞれ配設する。そして、検出部で出力する正弦波の信号を演算器により演算してコード板の偏心の大きさを求め、報知する構成が採られている。
しかしながら、特許文献１に記載のものは、複数の検出部を配設する必要があり、大型化や構造の複雑化、製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。
【０００４】
特許文献２に記載のものは、周面に等間隔で位置識別子が設けられた円筒状の回転円板の周囲に、位置識別子を検出するピックアップを、周方向で等間隔に３つ以上配設する。各ピックアップからのピックアップ出力パルスの真の平均のタイミング位置から一定の遅延時間だけ遅れた位置に偏心を補正した回転エンコード出力としての平均パルス出力を生成し出力する構成が採られている。
しかしながら、特許文献２に記載のものも、複数の検出部を配設する必要があり、大型化や構造の複雑化、製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。
【０００５】
特許文献３に記載のものは、円盤状のエンコーダホイールに、周方向に所定角度で径方向に延在する回折格子を設けた回転検出スケールと、円周方向に同心円状に回折格子を設けた偏心検出スケールとを設けている。さらに、エンコーダホイールの回転検出スケールに対応して、回転検出用光源部および回転検出用光検出器を備えた回転検出部を配設するとともに、偏心検出スケールに対応して、偏心検出用光源部および偏心検出用光検出器を備えた偏心検出部を配設する。そして、回転検出部で検出する回転信号に基づく回転量を、偏心検出部で回折した干渉縞を検出して得られた偏心信号に基づく偏心量で補正する構成が採られている。
しかしながら、特許文献３に記載のものは、偏心状況を認識するために、偏心検出スケールおよび偏心検出部を別途設けるので、構造の複雑化や製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。
【０００６】
特許文献４に記載のものは、回転ドラムの周面に複数の磁気センサおよび基準位置検出用センサを配設する。そして、磁気センサから出力される正弦波出力信号のうち、基準位置検出用センサからから出力される基準位置信号を基準としてきめた幾つかの特性サイクルの正弦波出力信号における振幅値および振幅中央値を測定する。そして、あらかじめ設定された標準波形の振幅値および振幅中央値と、測定した結果とから振幅補正値および振幅中央補正値を演算し、任意サイクルの正弦波出力信号を補正して回転角を求める構成が採られている。
しかしながら、特許文献４に記載のものは、信号の振幅の大小、すなわち信号の強弱に基づいて補正するので、偏心状態を信号の強弱による間接的な認識となり、誤差を生じるおそれがある。すなわち、信号の強弱は、偏心のみならず、外部からの衝撃、電源電圧の変動、経年変化などでも生じる。このため、偏心以外の因子により信号の強弱が生じた場合、この信号の強弱に基づく補正値で補正することにより、回転角に補正分の誤差が付加されることとなり、誤差を生じてしまうおそれがある。
【０００７】
特許文献５に記載のものは、回転体の回転によって回転検出部から出力される絶対値出力信号に基づく絶対値データを、絶対値データ補正部にて、真値と、絶対値データメモリ部に記憶された絶対値データとを誤差補正する構成が採られている。
しかしながら、この特許文献５に記載のものでは、回転体の回転に伴って出力される絶対値データを誤差補正するための対応する真値のデータテーブルを構築することが極めて煩雑である問題がある。
【０００８】
特許文献６に記載のものは、パルスエンコーダ１回転分のパルス系列の各パルスに対するパルス間隔補正データを格納したメモリを設ける。そして、パルスエンコーダから出力されるエンコーダパルスを、エンコーダパルスのパルス計数値をパルス計数される毎に、メモリのパルス順位に対応する番地からパルス間隔補正値データを読み出して補正する構成が採られている。
しかしながら、この特許文献６に記載のものでは、パルス係数毎に補正データのデータテーブルを構築する必要があり、データ構築が煩雑であるとともに、パルス計数およびパルス計数毎に補正データを読み出すので、演算負荷が大きく、迅速な補正データが得られないおそれがある。
【０００９】
特許文献７に記載のものは、ロータリーエンコーダで検出された回転要素の位置を示すエンコーダ信号を、既知のロータリーエンコーダ誤差とに基づいて、誤差補正テーブルから複数の正規化された誤差補正値のうちで、回転要素の検出された位置とロータリーエンコーダ誤差とに対応する正規化された誤差補正値を得る構成が採られている。
しかしながら、この特許文献７に記載のものでは、位置に対応する既知のコータリーエンコーダ誤差を生成することが煩雑であり、構築が煩雑となるおそれがある。
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１８７８３号公報
【特許文献２】特開平８−６１９７９号公報
【特許文献３】特開２００３−５７０７４号公報
【特許文献４】特開平４−１１８５１３号公報
【特許文献５】特開平３−１８１２５号公報
【特許文献６】特開平４−１９４６１５号公報
【特許文献７】特開２０００−２１３９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、上記特許文献１ないし特許文献７に記載のような従来の構成では、構造が複雑で大型化や製造性の低下などの不都合を生じたり、間接的な偏心状況の認識により誤差が生じたりするなどの不都合がある問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、このような点に鑑みて、簡単な構造で適切に周期誤差を補正できる回転変位補正装置、および、変位検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に記載の回転変位補正装置は、円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差を、対応する前記測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造の補正値記憶部と、前記回転検出部から出力される測定位相角を、この測定位相角に対応した前記補正値記憶部に記憶された前記補正値に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を具備したことを特徴とする。
この発明では、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設け、基準変位検出装置に接続する。そして、回転体の回転に対応して基準変位検出装置から出力される基準位相角と、回転体の基準位置からの回転に対応して変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差に、対応する測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を、補正値記憶部へ複数記憶するテーブル構造に記憶させておく。そして、変位検出装置の回転体を回転することにより、回転検出部から出力される測定位相角は、測定値補正部により、この測定位相角に対応した補正値記憶部に記憶された補正値に基づいて位相差角で補正して出力される。
このことにより、回転体に基準位置を設け、この基準位置からの基準位相角と測定した測定位相角との位相格差を測定位相角毎に関連付けて補正値として複数記憶させるテーブル構造の補正値記憶部を構成しているので、基準位置を設ける簡単な構成で適切に補正のための補正値記憶部を形成できる。
【００１４】
そして、本発明では、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差を演算する測定値比較部を具備し、前記補正値記憶部は、この測定値比較手段で演算した前記位相角差を、対応する前記測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造に構成された構成とすることが好ましい。
この発明では、測定値比較部により、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設け、基準変位検出装置に接続する。そして、回転体の回転に対応して基準変位検出装置から出力される基準位相角と、回転体の回転に対応して変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差を演算する。そして、この演算した位相格差に測定位相角と関連付けて補正値を生成させて補正値記憶部に格納している。
このことにより、基準変位検出装置を利用して補正値を生成でき、補正値記憶部を別構成を用いることなく補正値記憶部のテーブル構造を構築できる。
【００１５】
また、本発明では、前記測定値補正部は、前記回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する前記補正値が前記補正値記憶部に記憶されていない場合、前記測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの前記補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を算出し、得られた補正値により補正して出力する構成とすることが好ましい。
この発明では、回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する補正値が補正値記憶部に記憶されていない場合、測定値補正部により、測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を演算し、得られた補正値により測定位相角を補正して出力させる。
このことにより、測定位相角と同一の値となる測定位相角を有する補正値がない場合でも演算により補正できるので、補正値記憶部のテーブル構造として、細かい位相角毎に生成した補正値にて構築しなくても適切に補正でき、補正値記憶部の構成の簡略化および補正値記憶部の形成が容易にできる。
【００１６】
さらに、本発明では、前記補正値記憶部は、前記補正値として、前記回転検出部で出力される前記回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔で前記測定位相角と前記位相格差とを関連付けた前記補正値を複数記憶する構成とすることが好ましい。
この発明では、回転検出部で出力される回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角に位相格差を関連付けた補正値を複数記憶するテーブル構造に補正値記憶部を構成している。
このため、測定位相角と同一の値となる測定位相角を有する補正値がない場合でも演算により補正できるので、測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角毎の補正値で補正値記憶部を構成することで構成が簡略化でき、補正値記憶部の形成が容易にできる。
【００１７】
また、本発明に記載の回転変位補正装置は、円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する補正値記憶部と、前記回転検出部から出力される測定位相角を、前記補正値記憶部に記憶された前記補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を備えたことを特徴とする。
この発明では、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設け、基準変位検出装置に接続する。そして、回転体の回転に対応して基準変位検出装置から出力される基準位相角と、基準位置からの回転体の回転に対応して変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を、補正値記憶部へ記憶させておく。そして、変位検出装置の回転体を回転することにより、回転検出部から出力される測定位相角は、測定値補正部に記憶された補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力される。
このことにより、回転体に基準位置を設け、この基準位置からの基準位相角と測定した測定位相角との位相格差に基づいてあらかじめ演算した正弦波の補正値波形を補正値記憶部に記憶、あるいは位相格差に基づいて逐次演算して得られた補正値波形を補正値記憶部に記憶させることで、測定された測定位相角を補正値波形で適切に補正されて出力されるので、補正値波形の正弦波の例えば関数式に関する情報を記憶しておく簡単な構成で適切に補正できる。
【００１８】
そして、本発明では、前記補正値記憶部は、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差に基づいて、最小二乗法により得られた正弦波の前記補正値波形に関する補正波形情報を記憶する構成とすることが好ましい。
この発明では、補正値波形として、変位検出装置の回転体が一体的に接続された基準変位検出装置から回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、回転体の回転に応じて変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相格差から、最小二乗法による演算結果の正弦波を補正値波形とし、この補正値波形の例えば関数式に関する補正波形情報を補正値記憶部に記憶しておく。
このことにより、適切に測定位相角を補正するための補正値記憶部の構成として、最小二乗法の演算結果である正弦波の補正値波形の補正波形情報を記憶しておくのみでよく、適切に補正するための補正値記憶部の構成が簡略化し補正値記憶部を容易に形成できる。
【００１９】
さらに、本発明に記載の回転変位補正装置は、円周方向にスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、前記回転体の機械的寸法に基づいて前記回転体の偏芯回転による前記回転検出部の前記スケールにおける検出位置のずれに対応した正弦波となる補正値波形に関する補正波形情報を記憶する補正値記憶部と、前記回転検出部から出力される測定位相角を、前記補正値記憶部に記憶された前記補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力する測定値補正部と、を備えたことを特徴とする。
この発明では、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設ける。また、回転体の機械的寸法に基づいて回転体の偏芯回転による回転検出部のスケールにおける検出位置のずれに対応した正弦波となる補正値波形に関する補正波形情報を、補正値記憶部へ記憶させておく。そして、変位検出装置の回転体を回転することにより、回転検出部から出力される測定位相角は、測定値補正部に記憶された補正波形情報の補正値波形に基づいて補正して出力される。
このことにより、基準位置を設けた回転体の機械的寸法に基づいてあらかじめ生成した正弦波となる補正値波形に関する補正波形情報を補正値記憶部に記憶させることで、測定された測定位相角が補正値波形で適切に補正されて出力されるので、偏芯による較正のための特別な構成が不要で、補正値波形の正弦波の例えば関数式に関する情報を記憶しておく簡単な構成で適切に補正でき、補正値記憶部を容易に構築できる。
【００２０】
また、本発明では、前記補正値記憶部は、前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量を記憶し、前記測定値補正部は、前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいて算出される補正値で前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する構成とすることが好ましい。
この発明では、正弦波の補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量を関数式に関する情報である補正波形情報として補正値記憶部に記憶し、これら振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいて算出される補正値により、測定値補正部により回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する。
このことにより、基準位相角と測定した測定位相角との位相格差に基づいてあらかじめ演算した正弦波の補正値波形に関する正弦波を特定する振幅量、相対位相角およびオフセット量のみを補正値記憶部に記憶しておくのみで適切な補正ができ、補正値記憶部の構成を簡略化でき、補正値記憶部を容易に形成できる。
【００２１】
そして、本発明では、前記補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量と、前記回転検出部で検出された測定位相角とに基づいて、前記測定位相角に対応する補正値を算出する補正値算出部を具備し、前記測定値補正部は、前記補正値算出部で算出された補正値により、前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する構成とすることが好ましい。
この発明では、補正値算出部により補正値記憶部に記憶された補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいて、回転検出部で検出された測定位相角に対応する補正値を算出し、測定値補正部により、算出された補正値で回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する。
このことにより、補正値算出部により補正する補正値を算出するので、補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量を記憶しておくのみで、適切に補正するための補正値が得られ、適切に補正できる構成の簡略化が容易に得られる。
【００２２】
さらに、本発明では、前記測定値算出部は、前記補正値波形における振幅量をＡDとし、前記相対位相角をθDとし、前記オフセット量をＯDとし、前記補正値をＨとしたときに、以下の式(１)を用いて前記補正値を算出する構成とすることが好ましい。
Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）……(１)
この発明では、測定値算出部により、補正値記憶部に記憶された補正値波形における振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとに基づいて、補正値Ｈを上述した式(１)に基づいて算出し、この補正値Ｈにより、測定値位相角を補正する。
このことにより、補正値波形の振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとを記憶する簡単な補正値記憶部の構成でも、簡単な演算で容易に迅速に適切な補正ができる。
【００２３】
また、本発明では、前記補正値記憶部は、前記補正値波形が合成波である場合、合成された正弦波の各補正値波形の前記振幅量、前記相対位相角および前記オフセット量をそれぞれ記憶し、前記測定値補正部は、正弦波の各補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づいてそれぞれ算出される補正値の総和で、前記回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する構成とすることが好ましい。
この発明では、合成波の補正値波形である場合、合成された各正弦波の補正値波形における振幅量、相対位相角およびオフセット量をそれぞれ補正値記憶部に記憶させ、測定値補正部により、正弦波の補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量に基づく各補正値の総和を演算し、得られた補正値の総和により回転検出部から出力される測定位相角を補正して出力する。
このことにより、例えば回転体の偏芯や回転体固有の周期誤差など、複数の周期誤差を有する回転体についても、各周期誤差に対応する各正弦波の補正値波形の振幅量、相対位相角およびオフセット量をそれぞれ記憶する簡単な補正値記憶部の構成で、適切な補正が容易かつ迅速に得られる。
なお、この合成波の補正値波形である場合についても、例えば、補正値算出部により補正値をそれぞれ算出して総和を算出し、この総和を補正値として演算されればよい。
【００２４】
そして、本発明に記載の変位検出装置は、円周方向にスケールを有するとともに円周方向における基準となる基準位置を有し、前記スケールの中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の回転変位補正装置と、を具備したことを特徴とする。
この発明では、適切な補正のための簡単で容易に形成できる補正値記憶部を備えた請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の回転変位補正装置により、回転体の回転により回転検出部で検出する回転変位量を補正する。
このため、単に補正するための補正値記憶部および補正の演算を実施する測定値補正部を設ける簡単な構成で、偏芯などの誤差を有する回転体でも適切に補正された回転変位量を出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第一実施形態］
〔ロータリーエンコーダの構成〕
以下、本発明に係る一実施形態である第一実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて説明する。
なお、本第一実施形態では、本発明の回転変位補正装置を備えたロータリーエンコーダの構成を例示するが、回転変位補正装置を独立した構成として、ロータリーエンコーダに別途組み付けるなどしてもよい。
図１は、本第一実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図２は、円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。図３は、補正値記憶部のテーブル構造を示す概念図である。図４は、測定値補正部による補正値の演算内容を説明するためのグラフである。
【００２６】
図１において、１００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ１００は、回転変位量を測定する被補正ロータリーエンコーダを補正するための装置である。
そして、ロータリーエンコーダ１００は、回転体としての円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部１３０と、を備えている。
【００２７】
円盤スケール１１０は、円盤状に形成され、略中央には、図示しない回転軸が嵌合固定される取付孔１１１が設けられている。
そして、円盤スケール１１０の一面側の周縁近傍には、図１および図２に示すように、周方向に略沿って目盛１１２Ａが付されたスケール部１１２が設けられている。
さらに、円盤スケール１１０には、図２に示すように、スケール部１１２の内周側に位置して、周方向における基準となる基準位置である原点パターン部１１３が設けられている。この原点パターン部１１３は、円盤スケール１１０の中心から放射状に長手状の目盛状に形成されている。
なお、図１および図２は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。
【００２８】
検出部１２０は、円盤スケール１１０の一面の周縁近傍に所定の間隙を介して対向する状態に配設される。この検出部１２０は、図２に示すように、スケール部１１２に対向する回転検出部１２１と、円盤スケール１１０の原点パターン部１１３が位置する周方向部分に対向する原点検出部１２２と、を備えている。
そして、回転検出部１２１は、対向する位置にスケール部１１２の目盛１１２Ａが位置することでその目盛１１２Ａを検出し、回転変位量に関する所定の回転検出信号を出力する。
同様に、原点検出部１２２は、対向する位置に原点パターン部１１３が位置するとその原点パターン部１１３を検出し、原点である旨の原点位置に関する所定の原点位置信号を出力する。
なお、検出部１２０は、磁気や光など各種方法により検出する構成が利用できる。
【００２９】
演算部１３０は、図１に示すように、補正値記憶部１３１と、測定値補正部１３２とを備えている。
【００３０】
補正値記憶部１３１は、例えば、測定値補正部１３２が読み出し、あるいは書込可能に各種データを記憶する。この補正値記憶部１３１の構成としては、例えば半導体メモリ、あるいはＨＤ（Hard Disk）などの記録媒体に記録するドライブなど、各種情報を記憶可能ないずれの構成が適用できる。そして、補正値記憶部１３１は、例えば図３に示すように、複数の補正値１３５を記憶するテーブル構造に構成されている。
すなわち、補正値記憶部１３１は、ロータリーエンコーダ１００が装着された詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ１５０から円盤スケール１１０の回転により出力される基準位相角と、回転される円盤スケール１１０の回転に応じて検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差を、対応する測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造に構成されている。具体的には、各補正値１３５を特定する例えばいわゆるＩＤ（identification）番号である識別番号１３５Ａと、測定位相角に関する測定位相角データ１３５Ｂと、補正するための位相角差である補正値に関する補正値データ１３５Ｃと、を１つのデータ構造である補正値１３５として関連付け、これら補正値１３５を複数記憶するテーブル構造に構築されている。
なお、これら各補正値１３５の測定位相角データ１３５Ｂの位相角間隔は、スケール部１１２の最小の位相角間隔である目盛１１２Ａの間隔としてもよいが、本実施形態では、目盛１１２Ａの間隔より広い０．５０°毎を例示する。すなわち、ロータリーエンコーダ１００の分解能よりも大きなピッチの位相角間隔で補正値１３５を構築している。また、本発明は、この間隔に限られるものではなく、より細かい間隔や広い間隔でもよい。
【００３１】
測定値補正部１３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部１３２は、補正値記憶部１３１に記憶された補正値１３５に基づいて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号の回転変位量である測定位相角を補正し、補正後の測定位相角である補正後出力データとして出力する。
具体的には、測定値補正部１３２は、回転検出部１２１からの回転検出信号の測定位相角と同一の測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５を補正値記憶部１３１から検索し、同一の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５を検出した場合、その補正値１３５の補正値データ１３５Ｃの補正値で補正する演算をする。すなわち、図１に示すように、回転検出部１２１で検出した測定位相角がθ、補正値データ１３５Ｃの補正値がδθである場合、θ−δθを演算し、その演算結果を補正後出力データＡとして出力する。
また、同一の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５がない場合、図４に示すように、測定位相角θに最も近似する測定位相角データ１３５Ｂ（図４中θ1）を有した補正値１３５と、次に近似する測定位相角データ１３５Ｂ（図４中θ2）を有した補正値１３５を検索する。そして、各補正値１３５の補正値データ１３５Ｃ（図４中のδθ1、δθ2）に基づいて、補正値δθを線形補間またはスプライン関数補間により演算する。そして、演算した補正値δθで上述したように補正（Ａ＝θ−δθ）し、補正後出力データＡとして出力する。
なお、線形補間に比してスプライン関数補間の場合では、より円盤スケール１１０の偏芯などによる周期誤差の曲線である正弦波に近い状態となることから、より高精度に補正できる。
【００３２】
〔ロータリーエンコーダの動作〕
次に、上記第一実施形態における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、０．５０°間隔で補正値１３５を設ける、すなわち全部で３６０［°］／０．０５［°］＝７２０［個］の補正値１３５を設けた構成を例示するが、上述したように、補正値１３５を設ける位相角の間隔としては、適宜設定できる。
図５は、補正するための補正値記憶部を形成する動作を示すフローチャートである。図６は、ロータリーエンコーダを補正するための概略装置較正を示す概念図である。なお、図６は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。
【００３３】
図５に示すように、補正対象のロータリーエンコーダ１００を、図６に示すように、基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ１５０に装着する（ステップＳ１）。
ここで、較正用ロータリーエンコーダ１５０は、基準ロータリーエンコーダ１５１と、較正用演算部１５２とを備えている。そして、基準ロータリーエンコーダ１５１は、既に較正されたもので、回転軸１５１Ａの回転に応じた基準位相角の基準位相角データを出力する。
また、較正用演算部１５２は、測定値比較部１５２Ａを備えている。この測定値比較部１５２Ａは、基準ロータリーエンコーダ１５１から回転軸１５１Ａの回転により回転軸１５１Ａの回転に対応した位相角となる基準位相角θRに関する基準位相角信号を受信するとともに、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号を受信する。そして、測定値比較部１５２Ａは、受信した基準位相角データの基準位相角θRと、受信した回転検出信号の測定位相角θとの位相格差を演算し、この位相格差を補正値δθに関する補正値データ１３５Ｃとして、演算部１３０へ出力する。
【００３４】
そして、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１および演算部１３０を、較正用演算部１５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ１００が較正用ロータリーエンコーダ１５０に装着される。
【００３５】
この装着状態で、先ず始めの補正値１３５の設定に際しては、補正値記憶部１３１の識別番号１３５Ａを「０」にセットする（ステップＳ２）。この後、円盤スケール１１０を原点位置に設定する（ステップＳ３）。例えば、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部１５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに（ステップＳ４）、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する（ステップＳ５）。そして、測定値比較部１５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、補正値に関する補正値データ１３５Ｃを生成し、ロータリーエンコーダ１００の演算部１３０の補正値記憶部１３１へ出力する（ステップＳ６）。
この後、測定値比較部１５２Ａから補正値データ１３５Ｃを受信した補正値記憶部１３１は、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信し、測定位相角θの回転検出信号を測定位相角データ１３５Ｂとして、セットされた識別番号１３５Ａに補正値データ１３５Ｃとともに１つの補正値１３５として関連付けて記憶する（ステップＳ７）。
【００３６】
そして、補正値１３５の設定個数である７２０個目となる識別番号１３５Ａが「７１９」であったか否かを判断する（ステップＳ８）。
このステップＳ８において、また最後の識別番号１３５Ａの補正値１３５の設定が完了していない場合には、識別番号１３５Ａとして次の番号の設定のために「＋１」にセットする（ステップＳ９）。例えば、識別番号１３５Ａの「０」の補正値１３５の設定がステップＳ７で完了したので、次の番号となる「１」にセットする。この後、補正すべき角度に円盤スケール１１０を回転させる（ステップＳ１０）。具体的には、０．５０°間隔で補正値を設定するので、原点位置から０．５０°進めた０．５０°に設定する。
この後、ステップＳ４に進んで、設定した角度で順次位相角差を演算し、その測定位相角θと関連付けて補正値１３５を順次生成して補正値記憶部１３１に記憶させる。
【００３７】
一方、ステップＳ８において、最後の補正値１３５の設定、すなわち識別番号１３５Ａが「７１９」であり、その識別番号１３５Ａの補正値１３５を補正値記憶部１３１に記憶した場合、較正が完了する。
そして、較正対象のロータリーエンコーダ１００を較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から外し、ロータリーエンコーダ１００の較正処理が完了する。
【００３８】
〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態では、ロータリーエンコーダ１００の円盤スケール１１０に周方向における基準となる原点パターン部１１３を設け、較正用ロータリーエンコーダ１５０に接続する。そして、円盤スケール１１０の原点位置からの回転に対応して較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の原点位置からの回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差δθを測定値比較部１５２Ａで演算する。さらに、演算した位相角差δθを測定位相角θと関連付けて生成した補正値１３５を、補正値記憶部１３１へ複数記憶するテーブル構造に記憶させておく。そして、ロータリーエンコーダ１００の円盤スケール１１０を回転することにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θは、測定値補正部１３２により、この測定位相角θに対応した補正値記憶部１３１に記憶された補正値１３５に基づいて位相角差δθで補正して出力される。
このため、円盤スケール１１０に原点パターン部１１３を設け、この原点パターン部１１３からの基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差δθを測定位相角θ毎に関連付けて補正値１３５として複数記憶させるテーブル構造の補正値記憶部１３１を構成しているので、原点パターン部１１３を設ける簡単な構成で適切に補正のための補正値記憶部１３１を容易に形成できる。
また、原点パターン部としては、周方向における１箇所に目盛状に設けている。このため、基準位置を特定するための構成が簡単で、容易に基準位置の形成が容易にできる。
【００３９】
そして、上記第一実施形態では、回転検出部１２１から出力される測定位相角θと同一の値の測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５が補正値記憶部１３１に記憶されていない場合、測定値補正部１３２により、測定位相角θの値に最も近似する測定位相角θ1の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５と、次に近似する測定位相角θ2の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５とを検索し、これら補正値１３５の補正値データ１３５Ｃの補正値δθ1，δθ2を用いて、線形補間により補正値δθを演算する。そして、演算した補正値δθで検出した測定位相角θを補正して出力している。
このため、測定位相角θと同一の値となる測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５が補正値記憶部１３１に記憶されていない場合でも演算により補正値１３５を算出して補正できるので、補正値記憶部１３１のテーブル構造として、細かい位相角毎に生成した補正値１３５のテーブル構造に構築しなくても適切に補正でき、補正値記憶部１３１の構成の簡略化および補正値記憶部１３１の形成が容易にできる。
【００４０】
また、上記実施形態では、回転検出部１２１で出力される回転変位信号における測定位相角θの最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂに位相格差δθである補正値データ１３５Ｃを関連付けた補正値１３５を複数記憶するテーブル構造に補正値記憶部１３１を構成している。
このため、上述したように、例えば線形補間により、測定位相角θと同一の値となる測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５がない場合でも演算により補正できるので、円盤スケール１１０の測定位相角θの最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角θ毎の補正値１３５で補正値記憶部１３１を構成することで構成が簡略化でき、補正値記憶部１３１の形成が容易にできる。
【００４１】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第二実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第二実施形態は、第一実施形態における演算部１３０の補正値記憶部１３１として補正値１３５を複数記憶するテーブル構造に代えて、補正する演算式に関する補正波形情報を記憶し、この補正波形情報に基づいて補正する構成である。
図７は、較正用ロータリーエンコーダに組み付けられたロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図８は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図である。図９は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、所定の位置と検出位置とが一致する図である。図１０は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが９０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１１は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが１８０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１２は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが２７０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１３は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが３６０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１４は、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
なお、上記第一実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化または省略する。また、図７ないし図１３は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。
【００４２】
〔ロータリーエンコーダの構成〕
図７において、２００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ２００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部２３０と、を備えている。
そして、演算部２３０は、補正値記憶部２３１と、補正値算出部２３２と、測定値補正部２３３とを備えている。
【００４３】
補正値記憶部２３１は、上記第一実施形態の補正値記憶部１３１と同様に、各種情報を記憶可能ないずれの構成が利用でき、例えば、補正値算出部２３２が読み出し、あるいは書込可能に各種データを記憶する。
そして、補正値記憶部２３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続され詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ２５０の基準ロータリーエンコーダ１５１で検出した基準位相角と、円盤スケール１１０の回転に応じて回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。すなわち、ロータリーエンコーダ２００の周期誤差を補正する補正値は、位相角に応じた値が正弦波の補正値波形となる。
具体的には、例えば図８に示すように、回転中心がずれた円盤スケール１１０の場合、すなわち円盤スケール１１０の回転中心Ｏと、スケール部１１２の中心Ｓとが一致しない場合、回転検出部１２１の検出位置Ｔは、スケール部１１２の所定の測定位置Ｕとなる。この測定位置Ｕを図９に示すように基準として円盤スケール１１０を回転、例えば９０°回転させると、図１０に示す状態となる。さらに、９０°回転（図９の位置から１８０°回転）させると、図１１に示す状態となる。そしてさらに９０°回転（図９の位置から２７０°回転）されると、図１２に示す状態となる。さらに９０°回転（図９の位置から３６０°回転）されると、図１３に示す状態となり、スケール部１１２の中心円ｓと、検出位置Ｔの中心円ｏとが一致しない。この中心円ｓと中心円ｏとのずれは、各検出位置Ｔと測定位置Ｕとのずれ幅が円盤スケール１１０の回転に伴って次第に大きくなったり小さくなったりするので、これらを補正する補正量が正弦波の軌跡となる。
そして、この正弦波の補正値波形に関する補正値波形情報が補正値記憶部２３１に格納されている。具体的には、補正値記憶部２３１は、振幅量記憶部２３１Ａと、相対位相角記憶部２３１Ｂと、オフセット量記憶部２３１Ｃと、を備えている。
振幅量記憶部２３１Ａは、例えば図１４に示すように、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値である振幅量ＡDに関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部２３１Ｂは、例えば図１４に示すように、補正値波形を特定する正弦波代表値である相対位相角θDに関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部２３１Ｃは、例えば図１４に示すように、補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯDに関するオフセット量データを記憶している。
【００４４】
補正値算出部２３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、補正値算出部２３２は、補正値記憶部２３１から振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データを読み取り、回転検出部１２１で検出した円盤スケール１１０の測定位相角θに対して補正値δθを算出する。この補正値δθの算出としては、補正値波形における振幅量をＡDとし、相対位相角をθDとし、オフセット量をＯDとし、補正値をＨとしたときに、以下の式(１)を用いて補正値δθを算出する。
Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）……(１)
すなわち、補正値算出部２３２は、上記式(１)を記憶しており、この式(１)を用いて、補正値記憶部２３１から読み取った振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データと、回転検出部１２１で測定した測定位相角θとに基づいて、補正値δθを演算する。
【００４５】
測定値補正部２３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部２３３は、補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて算出される補正値δθにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力する。すなわち、測定値補正部２３３は、補正値算出部２３２で算出された補正値δθにより測定位相角θを補正して補正後出力データＡとして出力する。
具体的には、測定値補正部２３３は、回転検出部１２１で検出した測定位相角θから補正値算出部２３２で算出された補正値δθを減算（θ−δθ）し、この減算結果を補正後出力データＡとして出力する。
【００４６】
〔ロータリーエンコーダの動作〕
（較正処理）
次に、上記第二実施形態における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について、図面を参照して説明する。
図１５は、測定値比較部２５２Ａで所定の位相角間隔の測定位相角θ毎に算出した補正値δθM2を説明するためのグラフである。図１６は、測定位相角θ毎に算出した補正値δθM2に基づいて演算した正弦波の補正値波形を示すグラフである。
【００４７】
図７に示すように、補正対象のロータリーエンコーダ２００を基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着する。
ここで、較正用ロータリーエンコーダ２５０は、基準ロータリーエンコーダ１５１と、較正用演算部２５２とを備えている。そして、基準ロータリーエンコーダ１５１は、既に較正されたもので、回転軸１５１Ａの回転に応じた基準位相角の基準位相角データを出力する。
また、較正用演算部２５２は、測定値比較部２５２Ａと、補正値波形生成部２５２Ｂと、を備えている。
そして、測定値比較部２５２Ａは、基準ロータリーエンコーダ１５１から回転軸１５１Ａの回転により回転軸１５１Ａの回転に対応した位相角となる基準位相角θRに関する基準位相角信号を受信するとともに、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号を受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した基準位相角データの基準位相角θRと、受信した回転検出信号の測定位相角θとの位相格差を演算し、この位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2として補正値波形生成部２５２Ｂへ出力する。
また、補正値波形生成部２５２Ｂは、測定位相角θ毎に測定値比較部２５２Ａから取得した補正値δθM2から、最小二乗法により近似する正弦波、すなわち補正値波形の関数式を演算する。そして、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値波形の関数式から振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを抽出し補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃへ適宜出力して記憶させる。
【００４８】
そして、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ２００の回転検出部１２１および演算部２３０を、較正用演算部２５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ２００が較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着される。
【００４９】
この装着状態で、まず円盤スケール１１０を原点位置に設定、すなわち、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部２５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2を生成する。この補正値δθM2を、例えば図１５に示すように、所定の位相角毎の測定位相角θで、円盤スケール１１０を適宜回転させて順次演算させる。なお、図１５は、説明の都合上、３６°間隔で求めた補正値δθM2を示すが、これに限られるものではなく、例えば第一実施の形態と同様に、ロータリーエンコーダ２００の分解能よりも大きなピッチ、あるいは分解能と同等のピッチのいずれの位相角間隔に設定できる。
そして、測定値比較部２５２Ａで演算された異なる測定位相角θ毎の補正値δθM2を取得した補正値波形生成部２５２Ｂは、最小二乗法により、図１６の波形図に示すような近似する正弦波である補正値波形を演算する。さらに、補正値波形生成部２５２Ｂは、演算した補正値波形の関数式から振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを抽出する。この後、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃへ適宜出力して記憶させ、ロータリーエンコーダ２００が較正される。
【００５０】
（ロータリーエンコーダの回転変位量の検出動作）
次に、上記較正されたロータリーエンコーダ２００による円盤スケール１１０の回転による回転変位量の検出動作について説明する。
【００５１】
所定の被計測装置に装着されたロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が被計測装置の動作により回転されると、検出部１２０の回転検出部１２１はスケール部１１２から測定位相角θを検出する。
この回転検出部１２１で測定位相角θが検出されると、演算部２３０の補正値算出部２３２は、補正値記憶部２３１に記憶された振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDと、測定位相角θとに基づいて、上述した式(１)を利用して、測定位相角θにおける補正値δθを算出する。
そして、演算部２３０は、測定値補正部２３３により、補正値算出部２３２で算出された補正値δθにより、回転検出部１２１で検出した測定位相角θを補正し、補正後出力データＡとして出力する。
【００５２】
〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第二実施形態では、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０に周方向における基準となる原点パターン部１１３を設け、較正用ロータリーエンコーダ２５０に接続する。そして、円盤スケール１１０の回転に対応して較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて最小二乗法により演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報である振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを、補正値記憶部２３１へ記憶させておく。そして、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が回転されることで回転検出部１２１から出力される測定位相角θは、補正部記憶部２３１に記憶された補正波形情報に基づいて演算される補正値δθにより補正して補正後出力データＡとして出力している。
このため、円盤スケール１１０に原点パターン部１１３を設け、この原点パターン部１１３からの基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差δθに基づいて演算される補正値波形に関する補正値波形情報を記憶し、この補正値波形情報に基づいて補正値δθを演算して補正する簡単な構成で適切に補正でき、装置構成の構築も容易にできる。
【００５３】
そして、上記第二実施形態では、補正値波形として、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続された較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差から、最小二乗法による演算結果の正弦波を補正値波形とし、この補正値波形の例えば関数式に関する補正波形情報を補正値記憶部２３１に記憶している。
このため、適切に測定位相角θを補正するための補正値記憶部２３１の構成として、最小二乗法の演算結果である正弦波の補正値波形の補正波形情報、例えば振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておくのみでよく、適切に補正するための補正値記憶部２３１の構成が簡略化し、補正値記憶部２３１を容易に形成できる。
【００５４】
また、上記第二実施形態では、正弦波の補正値波形の関数式に関する情報である補正波形情報として振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを補正値記憶部２３１に記憶し、これら振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて算出される補正値δθにより、測定値補正部２３３により回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差に基づいてあらかじめ演算した正弦波の補正値波形に関する正弦波を特定する振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDのみを補正値記憶部２３１に記憶しておくのみで適切な補正ができ、補正値記憶部２３１の構成を簡略化でき、補正値記憶部２３１を容易に形成できる。
【００５５】
さらに、上記第二実施形態では、補正値算出部２３２により補正値記憶部２３１に記憶された補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて、回転検出部１２１で検出された測定位相角θに対応する補正値δθを算出し、測定値補正部２３３により、算出された補正値δθで回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、補正値算出部２３２により補正する補正値δθを算出するので、補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDのみを記憶しておく簡単な構成でも、適切に補正するための補正値δθが得られ、適切に補正でき構成の簡略化が容易な構成が容易に得られる。
【００５６】
また、上記第二実施形態では、測定値補正部２３３により、補正値記憶部２３１に記憶された補正値波形における振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとに基づいて、補正値Ｈ（δθ）を、Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）に基づいて算出し、この補正値Ｈにより、測定値位相角θを補正している。
このため、補正値波形の振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとを記憶する簡単な補正値記憶部２３１の構成でも、簡単な演算で容易に迅速で適切な補正ができる。
【００５７】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第三実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第三実施形態は、第二実施形態における演算部２３０として、ロータリーエンコーダ２００が複数の周期誤差を有している場合に対応できる構成である。なお、本第三実施形態では、偏芯誤差と、円盤スケール１１０固有の１回転で３周期となる周期誤差の２つの周期誤差を有した場合を例示するが、複数の周期誤差を含んでいる場合でも同様である。
図１７は、ロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図１８は、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
なお、上記各実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化または省略する。また、図１７は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。
【００５８】
〔ロータリーエンコーダの構成〕
図１７において、３００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ３００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部３３０と、を備えている。
そして、演算部３３０は、補正値記憶部３３１と、補正値算出部３３２と、測定値補正部３３３とを備えている。
【００５９】
補正値記憶部３３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続され詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ２５０の基準ロータリーエンコーダ１５１で検出した基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に応じて回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。すなわち、複数の周期誤差に対応した正弦波の合成波である補正値波形に関する補正値波形情報が補正値記憶部３３１に格納されている。具体的には、補正値記憶部３３１は、偏芯誤差補正用の振幅量記憶部３３１Ａ１、相対位相角記憶部３３１Ｂ１と、オフセット量記憶部３３１Ｃ１と、３周期誤差補正用の振幅量記憶部３３１Ａ２、相対位相角記憶部３３１Ｂ２と、オフセット量記憶部３３１Ｃ２と、を備えている。
振幅量記憶部３３１Ａ１は、例えば図１８に示すように、合成波の補正値波形REFにおける合成成分である偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を特定する正弦波代表値である振幅量ＡD1に関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部３３１Ｂ１は、例えば図１８に示すように、偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を特定する正弦波代表値である相対位相角θD1に関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部３３１Ｃ１は、例えば図１８に示すように、偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯD1に関するオフセット量データを記憶している。
振幅量記憶部３３１Ａ２は、例えば図１８に示すように、合成波の補正値波形REFにおける合成成分である３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を特定する正弦波代表値である振幅量ＡD2に関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部３３１Ｂ２は、例えば図１８に示すように、３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を特定する正弦波代表値である相対位相角θD2に関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部３３１Ｃ２は、例えば図１８に示すように、３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯD2に関するオフセット量データを記憶している。
【００６０】
補正値算出部３３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、補正値算出部３３２は、補正値記憶部３３１から振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データを読み取り、回転検出部１２１で検出した円盤スケール１１０の測定位相角θに対して補正値δθを算出する。この補正値δθの算出としては、補正値をＨとしたときに、以下の式(２)を用いて補正値δθを算出する。
Ｈ＝[ＯD1＋ＡD1×{sin(θ＋θD1)}]＋[ＯD2＋ＡD2×{sin(３×(θ＋θD2))}]……(２)
すなわち、補正値算出部３３２は、上記式(２)を記憶しており、この式(２)を用いて、補正値記憶部３３１から読み取った振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データと、回転検出部１２１で測定した測定位相角θとに基づいて、補正値δθを演算する。なお、円盤スケール１１０の周期誤差としてｎ周期である場合には、上記(２)式中の「３」を「ｎ」とすればよい。
【００６１】
測定値補正部３３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部３３３は、補正値波形の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づいて算出される補正値δθにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力する。すなわち、測定値補正部３３３は、補正値算出部３３２で算出された補正値δθにより測定位相角θを補正して補正後出力データＡとして出力する。
具体的には、測定値補正部３３３は、回転検出部１２１で検出した測定位相角θから補正値算出部３３２で算出された補正値δθを減算（θ−δθ）し、この減算結果を補正後出力データＡとして出力する。
【００６２】
〔ロータリーエンコーダの動作〕
（較正処理）
次に、上記第三実施形態における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について説明する。
【００６３】
第二実施形態と同様に、補正対象のロータリーエンコーダ３００を基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着する。
すなわち、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ３００の回転検出部１２１および演算部３３０を、較正用演算部２５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ３００が較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着される。
【００６４】
この装着状態で、まず円盤スケール１１０を原点位置に設定、すなわち、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部２５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2を生成する。この補正値δθM2を、所定の位相角毎の測定位相角θで、円盤スケール１１０を適宜回転させて順次演算させる。
そして、測定値比較部２５２Ａで演算された異なる測定位相角θ毎の補正値δθM2を取得した補正値波形生成部２５２Ｂは、最小二乗法により、図１６の波形図に示すような近似する正弦波である補正値波形REFを演算する。さらに、補正値波形生成部２５２Ｂは、演算した補正値波形REFの関数式から、合成成分である偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1と、合成成分である３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を抽出し、これら補正値波形REF1，REF2の各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ抽出する。この後、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値記憶部３３１の振幅量記憶部３３１Ａ１，３３１Ａ２、相対位相角記憶部３３１Ｂ１，３３１Ｂ２およびオフセット量記憶部３３１Ｃ１，３３１Ｃ２へ適宜出力して記憶させ、ロータリーエンコーダ３００が較正される。
【００６５】
（ロータリーエンコーダの回転変位量の検出動作）
次に、上記較正されたロータリーエンコーダ３００による円盤スケール１１０の回転による回転変位量の検出動作について説明する。
【００６６】
所定の被計測装置に装着されたロータリーエンコーダ３００の円盤スケール１１０が被計測装置の動作により回転されると、検出部１２０の回転検出部１２１はスケール部１１２から測定位相角θを検出する。
この回転検出部１２１で測定位相角θが検出されると、演算部３３０の補正値算出部３３２は、補正値記憶部３３１に記憶された振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2と、測定位相角θとに基づいて、上述した式(２)を利用して、測定位相角θにおける補正値δθを算出する。
そして、演算部３３０は、測定値補正部３３３により、補正値算出部３３２で算出された補正値δθにより、回転検出部１２１で検出した測定位相角θを補正し、補正後出力データＡとして出力する。
【００６７】
〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第三実施形態では、合成波の補正値波形REFである場合、合成成分である各正弦波の補正値波形REF1，REF2における振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ補正値記憶部３３１に記憶させ、補正部算出部３３２により、正弦波の補正値波形REF1，REF2の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づく各補正値の総和である補正値δθを演算し、得られた補正値δθにより回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、上記第二実施形態の作用効果に加え、例えば円盤スケール１１０の偏芯や円盤スケール１１０固有の周期誤差など、複数の周期誤差を有する円盤スケール１１０についても、各周期誤差に対応する各正弦波の補正値波形REF1，REF2の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ記憶する簡単な補正値記憶部３３１の構成で、適切な補正が容易かつ迅速に得られる。
なお、この合成波の補正値波形である場合についても、例えば、補正値算出部により補正値をそれぞれ算出して総和を算出し、この総和を補正値として演算されればよい。
【００６８】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第四実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第四実施形態は、第二実施形態における位相角差に基づいて演算した補正値波形を、円盤スケール１１０の構造上の特性から演算して求める構成である。
図１９は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図である。図２０は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、検出位置が原点位置の状態を示す図である。図２１は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、図２０の状態から円盤スケールが略９０°回転された状態を示す図である。
なお、上記各実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化または省略する。また、図１９ないし図２１は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。
【００６９】
〔ロータリーエンコーダの構成〕
ロータリーエンコーダ２００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部２３０と、を備えている。
そして、演算部２３０は、補正値記憶部２３１と、補正値算出部２３２と、測定値補正部２３３とを備えている。
【００７０】
また、補正値記憶部２３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０における機械的寸法に基づいて演算される正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。具体的には、正弦波の補正値波形を特定する振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶する振幅量記憶部２３１Ａと、相対位相角記憶部２３１Ｂと、オフセット量記憶部２３１Ｃと、を備えている。
ここで、図１９に示すように、ＸＹ座標系における原点を、偏芯誤差を有した円盤スケール１１０の機械的回転中心である円盤スケール１１０の回転中心Ｏとし、回転検出部１２１の検出中心である検出位置Ｔと、原点検出部１２２の検出中心である検出位置Ｖとが、Ｘ軸上に位置する状態とする。この図１９に示す状態で、円盤スケール１１０のスケール部１１２の中心Ｓを通るＸ軸に対する垂直線Ｌ1と、検出位置Ｔにおける検出軌跡となる円盤スケール１１０の回転中心Ｏを中心とした検出中心円であるスケール部１１２の中心円ｓとの交点をＣ1、検出位置Ｖにおける検出軌跡となる円盤スケール１１０の回転中心Ｏを中心とした検出中心円である原パターンの検出中心円ｖと、スケール部１１２の中心Ｓおよび原点パターン部１１３上の検出中心円ｖの点を通る直線Ｌ2との交点をＣ2とする。そして、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ1を通る直線とＹ軸とのなす角度が振幅量ＡD、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2とＸ軸とのなす角度が相対位相角θD、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2を通る直線と直線Ｌ2とのなす角度がオフセット量ＯDとなる。
すなわち、円盤スケール１１０の回転中心Ｏと、スケール部１１２の中心Ｓと、検出位置Ｔとが、Ｘ軸上に位置するので、角度の検出には偏芯誤差が乗らないが、原点パターン部１１３がＸ軸上に位置しないので、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2を通る直線とＸ軸とのなす角度が、正弦波の補正値波形の位相関係を規定する相対位相角θDとみなせる。
また、図２０に示すように、図１９の状態から円盤スケール１１０を時計方向に相対位相角θD分だけ回転させると、原点パターン部１１３の検出角度において、検出位置Ｔは、原点パターン部１１３の配置中心線（直線Ｌ2）の延長線上からずれた角度を検出することとなる。このことにより、この角度すなわちＸ軸と直線Ｌ2とのなす角がオフセット量ＯDとなる。
さらに、図２１に示すように、図１９の状態から円盤スケール１１０を時計方向に９０°回転させると、Ｘ軸上に位置していた円盤スケール１１０の回転中心Ｏとスケール部１１２の中心Ｓとは、Ｙ軸上に位置する状態となる。この図２１に示す状態では、検出位置Ｔを基準として、円盤スケール１１０の回転中心Ｏとスケール部１１２の中心Ｓとのなす角度が一番大きくなる。すなわち∠ＯＴＳが最大となり、この∠ＯＴＳにおいて誤差が最大となる。したがって、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ1を通る直線とＹ軸（図２１中ではＸ軸）とのなす角度が振幅量ＡDとみなすことができる。
このようにして機械的寸法に基づいて得られた補正値波形代表値である補正波形情報としての振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを、補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃに記憶させる。この補正波形情報の記憶により、ロータリーエンコーダ２００は、回転検出部１２１で検出する測定位相角θが、補正値算出部２３２で演算した補正値δθに基づいて、測定値補正部２３３により補正できる較正された状態が得られる。
【００７１】
〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第四実施形態によれば、円盤スケール１１０の機械的特性である機械的寸法に基づいて、補正値δθを算出するための補正値波形代表値である振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成させるので、較正用ロータリーエンコーダ２５０を用いることなく、較正できる。したがって、較正用ロータリーエンコーダ２５０を連結して測定するなどの較正作業を省略でき、容易に構築できる。
【００７２】
〔実施の形態の変形例〕
なお、以上に説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造および形状などは、本発明の目的および効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状などとしても問題はない。
【００７３】
すなわち、第一実施形態において、本発明の変位検出装置としてのロータリーエンコーダ１００として、較正用ロータリーエンコーダ１５０の測定値比較部１５２Ａで演算した位相格差δθに基づいて生成した補正値１３５を記憶する補正値記憶部１３１を有した構成を例示したが、例えば、ロータリーエンコーダ１００として、測定値比較部１５２Ａを演算部１３０にあらかじめ設けた構成とし、基準変位検出装置としての基準ロータリーエンコーダ１５１に接続して補正値１３５を逐次生成して補正値記憶部１３１に記憶させる構成としてもよい。
また、較正処理の際、測定値比較部１５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに（ステップＳ４）、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信（ステップＳ５）して説明したが、例えばステップＳ４とステップＳ５との処理を逆としてもよい。
【００７４】
また、第二実施形態において、補正値波形の補正波形情報である振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておき、これら補正波形情報から測定位相角θにおける補正値δθを演算し、この補正値δθに基づいて測定位相角θを補正して説明したが、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておく構成に限らず、例えば補正値波形生成部２５２Ｂにより演算した正弦波の補正値波形の関数式自体を記憶しておき、この関数式に基づいて演算した補正値δθにより補正するなどしてもよい。
そして、補正値記憶部２３１として、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDをそれぞれ記憶する振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃを備えた構成に限らず、例えば、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDの各データをそれぞれ記憶するデータ構造に構築するなどしてもよい。
【００７５】
そして、第三実施形態において、補正値算出部３３２において、上記(２)式に基づいて補正値δθを演算したが、この構成に限られない。例えば合成波の補正値波形REFにおける抽出された合成成分である各正弦波の補正値波形REF1，REF2の各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づいて、各補正値波形REF1，REF2毎の補正値を演算し、これら補正値を合算（総和）して補正値δθを求めるなどしてもよい。
さらに、第二実施形態と同様に、例えば補正値波形生成部２５２Ｂにより演算した合成波の補正値波形REFの関数式自体を記憶しておき、この関数式に基づいて演算した補正値δθにより補正するなどしてもよい。そしてさらには、各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2の各データをそれぞれ記憶するデータ構造に補正値記憶部３３１を構成してもよい。
【００７６】
また、第四実施形態において、機械的寸法に基づいて補正波形情報の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成して説明したが、これら補正波形情報の生成としては、例えば、ノギスなどの寸法測定器を利用して円盤スケール１１０の機械的寸法を測定し、上記第四実施形態のように、回転中心Ｏ、中心Ｓ、交点Ｃ1、交点Ｃ2、直線Ｌ1，Ｌ2などを作図や演算などにより求め、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを求めたり、図２２に示すような円盤スケール１１０の画像処理により偏芯状態を認識して機械的寸法を算出してもよい。
すなわち、図２２において、５００は補正波形情報生成装置で、この補正波形情報生成装置５００は、補正波形情報の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成する。この補正波形情報生成装置５００は、画像測定システム５１０と、機械的寸法演算部５２０と、正弦波代表値算出部５３０と、を備えている。
画像測定システム５１０は、円盤スケール１１０を撮像して画像処理をする。
機械的寸法演算部５２０は、画像処理に基づいて、例えば回転中心Ｏ、中心Ｓ、交点Ｃ1、交点Ｃ2、直線Ｌ1，Ｌ2などの機械的寸法を演算処理する。
正弦波代表値算出部５３０は、機械的寸法演算部５２０により求めた機械的寸法に基づいて、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを算出する。そして、正弦波代表値算出部５３０は、得られた振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを補正値記憶部２３１へ出力して記憶させる。なお、正弦波代表値算出部５３０と演算部２３０とを直接接続して補正波形情報を記憶させる構成に限らず、例えば、補正波形情報生成装置５００で別途画像処理して生成した補正波形情報を、作業者による入力操作にて記憶させるなどしてもよい。
この図２２に示すような画像処理を利用する構成によれば、機械的寸法を容易に短時間で測定でき、容易に補正値記憶部２３１を構築できる。さらには、画像処理により自動的に処理するので、熟練が要求されず、較正作業者毎の誤差がない安定した特性を提供できる。
【００７７】
さらに、上記各実施形態において、回転体としては、円盤状に限られるものではなく、例えば図２３に示すような外周面にスケール部１１２を有した円柱状の柱状スケール１１０Ａや、内周面にスケール部１１２を有した円筒状のもの、球状のものなどとしてもよい。
そして、基準位置となる原点パターン部１１３としては、周方向における１箇所に設ける構成のみならず、例えば図２４および図２５に示す実施形態や図２６に示す実施形態のように、ランダムリード信号（ＡＢＳパターン１１５）のように、周方向における回転検出部１２１との相対的な位置関係を検出できるいずれの構成としてもよい。なお、ランダムリード信号を設けることで、上記各実施形態のように、一旦原点パターン部１１３を検出部１２０で検出させて位相角の基準位置となる原点設定を実施する構成に比して、ＡＢＳパターン１１５により絶対的な位相角の規定がなされているので、原点設定をする必要がなく起動後直ちに補正値δθを得ることができ、迅速な処理が得られる。
【００７８】
その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、ロータリーエンコーダなどの回転体の偏心などの周期誤差を補正する回転変位補正装置、さらにはこの回転変位補正装置を備え回転体の回転に伴う回転変位量を検出するロータリーエンコーダなどの変位検出装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る本第一実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記第一実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。
【図３】前記第一実施形態における補正値記憶部のテーブル構造を示す概念図である。
【図４】前記第一実施形態における測定値補正部による補正値の演算内容を説明するためのグラフである。
【図５】前記第一実施形態における補正するための補正値記憶部を形成する動作を示すフローチャートである。
【図６】前記第一実施形態におけるロータリーエンコーダを補正するための概略装置較正を示す概念図である。
【図７】本発明に係る第二実施形態における較正用ロータリーエンコーダに組み付けられたロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図８】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図である。
【図９】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、所定の位置と検出位置とが一致する図である。
【図１０】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが９０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。
【図１１】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが１８０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。
【図１２】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが２７０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。
【図１３】前記第二実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが３６０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。
【図１４】前記第二実施形態における正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
【図１５】前記第二実施形態における測定値比較部で所定の位相角間隔の測定位相角毎に算出した補正値を説明するためのグラフである。
【図１６】前記第二実施形態における測定位相角毎に算出した補正値に基づいて演算した正弦波の補正値波形を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る第三実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図１８】前記第三実施形態における正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
【図１９】本発明に係る第四実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図である。
【図２０】前記第四実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、検出位置が原点位置の状態を示す図である。
【図２１】前記第四実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、図２０の状態から円盤スケールが略９０°回転された状態を示す図である。
【図２２】本発明に係る他の実施形態におけるローターエンコーダの較正処理における概略構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す斜視図である。
【図２４】本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。
【図２５】本発明に係るさらに他の実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００，２００，３００…変位検出装置としてのロータリーエンコーダ
１１０……回転体としての円盤スケール
１１０Ａ…回転体としての柱状スケール
１１２……スケールであるスケール部
１１３……基準位置としての原点パターン部
１１５……基準位置としてのＡＢＳパターン
１２１……回転検出部
１３０，２３０，３３０…回転変位補正装置としての演算部
１３１，２３１，３３１…補正値記憶部
１３５……補正値
１３２，２３３，３３３…測定値補正部
２３２，３３２…測定値比較部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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