(57)【要約】【課題】本発明の課題は、リング状の軌道を走行する複数の走行体に設置された建造物の回転角を精度よく検出できる簡素で安価な回転角検出装置を提供することである。【解決手段】上記課題は、回転用軌道１０と同心状に敷設された角度検出用軌道２０と、上記角度検出用軌道２０上を回転しつつ移動し、該角度検出用軌道２０上の相対する位置に配置される２つの回転体３５と、各回転体３５の回転軸に結合してその回転量に基づいた検出信号を出力し、上記建造物１００に取り付けられたエンコーダユニット３１ａ、３１ｂと、上記２つの回転体３５の上記角度検出用軌道２０上での所定位置を基準位置として２つのエンコーダユニット３１ａ、３１ｂから出力される検出信号に基づいて上記建造物１００の回転角を演算する回転角演算手段４０とを備えた回転角検出装置にて達成される。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の回転用軌道上を走行する複数の走行体上に設置され、該複数の走行体が回転用軌道上を走行することにより回転する構造物の回転角を検出する回転構造物の回転角検出装置において、
上記回転用軌道と同心状に敷設されたリング状の角度検出用軌道と、
上記角度検出用軌道上を移動量と回転量との関係が所定の精度で一定に保持された状態で回転しつつ移動し、該リング状の角度検出用軌道上の相対する位置に配置される２つの回転体と、
各回転体の回転軸に結合してその回転量に基づいた検出信号を出力し、上記構造物に取り付けられたエンコーダユニットと、
上記２つの回転体の上記角度検出用軌道上での所定位置を基準位置として対応する２つのエンコーダユニットから出力される検出信号に基づいて上記構造物の回転角を演算する回転角演算手段とを備えたことを特徴とする回転構造物の回転角検出装置。
【請求項２】
上記エンコーダユニットは、回転体の上記角度検出用軌道上での上記基準位置との相対位置に対応した検出信号を出力する絶対値出力型エンコーダとなることを特徴とする請求項１記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項３】
上記２つの回転体が上記角度検出用軌道の中心を通る対角線上に配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項４】
上記回転角演算手段は、一方のエンコーダユニットからの検出信号に基づいて得られる対応する回転体の上記角度検出用軌道上の位置と上記基準位置とで決まる第一の角度と、他方のエンコーダユニットからの検出信号に基づいて得られる対応する回転体の上記角度検出用軌道上の位置と上記基準位置とで決まる第二の角度との平均値を演算する演算手段を有し、
該平均値を上記構造物の回転角として得るようにしたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項５】
上記２つの回転体の回転軸は、それぞれエンコーダユニットに直結された構造となることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項６】
上記角度検出用軌道はリング状のラックを有すると共に、
上記２つの回転体のそれぞれは、該ラックに噛み合うピニオンにて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項７】
上記ラックは、チェーンラックにて構成されると共に、
上記ピニオンは、上記チェーンラックに噛み合うスプロケットにて構成されたことを特徴とする請求項６記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項８】
上記角度検出用軌道の径は、上記回転用軌道の径より小さいことを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項９】
上記各エンコーダユニットに結合される回転体が上記リング状の角度検出用軌道の径方向に遊動可能となるよう当該エンコーダユニットを上記構造物に取り付ける取付け機構と、
該回転体を上記角度検出用軌道に所定の力で押し付ける押し付け機構とを有することを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の回転構造物の回転角検出装置。
【請求項１０】
上記取付け機構は、上記エンコーダユニットを支持する第一の支持部材と、上記構造物に固定され、上記支持部材を上記角度検出用軌道の径方向に遊動自在に軸支する第二の支持部材とを有し、
上記押し付け機構は、上記第一の支持部材と一体となり、上記角度検出用軌道の径方向に伸びる腕部材と、該腕部材の先端に設けられたウエイト部材とを有することを特徴とする請求項９記載の回転構造物の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する構造物の回転角を検出する回転構造物の回転角検出装置に係り、詳しくは、リング状の軌道上を走行する複数の走行体上に設置された構造物の回転角を検出する回転構造物の回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドーム型天文台、回転展望台、日照を確保するために太陽を追尾する建造物など、あるいは、回り舞台、大型のターンテーブルなど、回転させる必要のある種々の構造物がある。このような構造物を回転させる機構として構造物に固定された回転軸を回転させる機構を用いた場合、その構造物の重量が大きくなると、地震などの多大な水平力がその回転軸に集中してしまう。そのため、回転軸の構造やその回転軸を支える基礎等を非常に強固なものとしなければならない。
【０００３】
そのような問題を解決するため、リング状のレール（軌道）を敷設し、そのレール上を自走する複数の台車の上に構造物を設置することが提案されている。このような構造では、複数の台車がリング状のレール上を走行することにより、構造物は、理論的にはリング状のレールの中心を仮想的な回転軸として回転することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなリング状のレールは、通常、直線のレールを湾曲させ、その湾曲させたレールをつなぎ合わせて製造される。そのため、各レールの製造誤差や各レールのつなぎ合わせのわずかなズレなどにより、例えば、図１２（ａ）に示すように、実際のレール１ａは、それと同心（Ｃｏ　）となる真円１に対して径方向の誤差を含む。即ち、位置に応じてレールの径が変動する。
【０００５】
また、上記のようなレールを自走する台車は、例えば、図１２（ｂ）に示すように、レール１ａから外れないようにそのレール１ａの内壁によってガイドされる水平車輪２ａ〜２ｆを有する。上記のように位置に応じてレール１ａの径が変動しても水平車輪２ａ〜２ｆの正常な回転を保証するために、各水平車輪２ａ〜２ｆとレール１ａの内壁との間にわずかな隙間（例えば、数ミリメートル程度）を設けなければならない。
【０００６】
上記のようにレール１ａの径が位置により変動したり、そのレール１ａにガイドされる水平車輪２ａ〜２ｆと該レール１ａの内壁との間に隙間を設けなければならないことにより、複数の台車に固定される構造物の仮想的な回転軸は、リング状のレール１ａの中心に常に一致することはなく、その回転移動と共に揺動する。
【０００７】
そこで、上記のように仮想的な回転軸が揺動しながら回転する構造物の所定の方向（例えば、南北方向）に対する回転角を正確に検出できる従来の回転構造物の回転角検出装置として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　）やジャイロスコープ等の精密機器を利用したものがある。しかしながら、そのような精密機器は一般的に高価であり、それを利用した回転構造物の回転角検出装置も高価なものになってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、リング状の軌道を走行する複数の走行体に設置された構造物の回転角を精度よく検出できる簡素で安価な回転構造物の回転角検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の技術的手段は、リング状の回転用軌道上を走行する複数の走行体上に設置され、該複数の走行体が回転用軌道上を走行することにより回転する構造物の回転角を検出する回転構造物の回転角検出装置において、上記回転用軌道と同心状に敷設されたリング状の角度検出用軌道と、上記角度検出用軌道上を移動量と回転量との関係が所定の精度で一定に保持された状態で回転しつつ移動し、該リング状の角度検出用軌道上の相対する位置に配置される２つの回転体と、各回転体の回転軸に結合してその回転量に基づいた検出信号を出力し、上記構造物に取り付けられたエンコーダユニットと、上記２つの回転体の上記角度検出用軌道上での所定位置を基準位置として対応する２つのエンコードユニットから出力される検出信号に基づいて上記構造物の回転角を演算する回転角演算手段とを備えるように構成される。
【００１０】
このような回転構造物の回転角検出装置では、構造物が回転すると、該構造物に取り付けられた２つのエンコーダユニットに結合される各回転体は、角度検出用軌道上を回転しつつ移動する。すると、各エンコーダユニットは対応する回転体の回転量に基づいた検出信号を出力する。即ち、各エンコーダユニットは当該回転量との関係が所定の精度で一定に保持された上記検出用軌道上での回転体の移動量に基づいた検出信号を出力する。更に、各回転体の角度検出用軌道上での移動量は、当該角度検出用軌道が上記回転軌道と同心状に配置されることから、その回転軌道上を走行する走行体に設置された構造物の回転角に対応する。従って、各エンコーダユニットは構造物の回転角に対応した検出信号を出力することになる。
【００１１】
上記構造物が設置される複数の走行体が走行する回転用軌道が真円形状をしていれば、構造物はその回転用軌道の中心を常に仮想的な回転軸として回転することから上記２つのエンコーダユニットから出力される検出信号は同じ回転角の値を表すものとなる。一方、上記回転軌道が真円形状からずれて上記構造物の仮想的な回転軸がある範囲で揺動する場合、各エンコーダユニットに結合される２つの回転体の角度検出用軌道上での相対的な位置関係が変化する。その変化に応じて、２つのエンコーダユニットから出力される検出信号が表す回転角の値に差が生じる。
【００１２】
回転角演算手段は、上記のように表す回転角の値に差が生じうる上記２つのエンコーダユニットからの検出信号に基づいて上記構造物の回転角を演算する。２つのエンコーダユニットのそれぞれに結合される各回転体の角度検出用軌道上での相対的な位置関係が変化しても、それら回転体を結ぶ直線と、基準位置に位置した各回転体を結ぶ直線と、２つのエンコーダユニットからの検出信号にて表される各回転体の上記角度検出用軌道上での位置（回転角）との幾何学的な関係から、その各回転体を結ぶ直線と、上記基準位置に位置した各回転体を結ぶ直線との相対的な関係（角度）を容易に求めることができる。そして、上記２エンコーダユニットのそれぞれに結合される各回転体を結ぶ直線と構造物との相対的な関係が一定であれば、上記回転角演算手段は、それらの関係を前提に、構造物の回転角を演算することができる。
【００１３】
また、必要に応じ、上記エンコーダユニットは、回転体の上記角度検出用軌道上での上記基準位置との相対位置に対応した検出信号を出力する絶対値出力型エンコーダとすることができる。このような構成によれば、上記回転角演算手段での処理が容易になる。
【００１４】
なお、上記エンコーダユニットは、対応する回転体の回転量に基づいた検出信号を出力するものであれば特に限定されない。例えば、上記エンコーダユニットは、回転体の回転量に対応した移動量（角度）を表す検出信号を出力するものであってもよい。この場合、回転角演算手段は、エンコーダユニットから出力される検出信号にて表される移動量を上記基準位置から構造物の回転方向を考慮しつつ積算することにより、上記回転体の上記角度検出用軌道上での上記基準位置からの相対的な位置を得ることができる。
【００１５】
また、必要に応じ、上記２つの回転体が上記角度検出用軌道の中心を通る対角線上に配置された構成とすることができる。この場合、構造物の回転軸が多少揺動しても、２つの回転体を結ぶ直線は、上記角度検出用軌道の径方向から大きくずれないので、２つの回転体を上記角度検出用軌道上に維持させることが容易となる。
【００１６】
更に、必要に応じ、上記回転角演算手段は、一方のエンコーダユニットからの検出信号に基づいて得られる対応する回転体の上記角度検出用軌道上の位置と上記基準位置とで決まる第一の角度と、他方のエンコーダユニットからの検出信号に基づいて得られる対応する回転体の上記角度検出用軌道上の位置と上記基準位置とで決まる第二の角度との平均値を演算する演算手段を有し、該平均値を上記構造物の回転角として得るように構成することができる。この場合、構造物の回転角を簡単な演算により得ることができる。
【００１７】
上記各回転体の回転軸とエンコーダユニットは、なんらかの伝達機構を介して結合することができる。また、必要に応じ、上記２つの回転体の回転軸は、それぞれエンコーダユニットに直結された構造とすることもできる。この場合、エンコーダユニットは回転体の回転量をロスなく得ることができる。
【００１８】
また、必要に応じ、上記角度検出用軌道はリング状のラックを有すると共に、上記２つの回転体のそれぞれは、該ラックに噛み合うピニオンにて構成され得る。この場合、簡易な機械的な結合にて回転体は回転しつつ上記角度検出用軌道上を移動することができるようになる。上記ラックは、例えば、ラックギヤで構成されるとともにピニオンはピニオンギアで構成され得ることは勿論、チェーンラックにて構成されると共に、上記ピニオンは、上記チェーンラックに噛み合うスプロケットにて構成され得る。
【００１９】
更に、必要に応じ、上記角度検出用軌道の径は、上記回転用軌道の径より小さくなるよう構成することができる。この場合、角度検出用軌道を敷設する際の誤差を少なくすることができ、構造物の回転角の検出精度を比較的高くすることができる。
【００２０】
また、必要に応じ、上記各エンコーダユニットに結合される回転体が上記リング状の角度検出用軌道の径方向に遊動可能となるよう当該エンコーダユニットを上記構造物に取り付ける取付け機構と、該回転体を上記角度検出用軌道に所定の力で押し付ける押し付け機構とを有するように構成することができる。この場合、構造物の回転軸が揺動してもそれに取り付けられたエンコーダユニットに結合される回転体を常時角度検出用軌道上に保持することが容易にできる。
【００２１】
更に、必要に応じ、上記取付け機構は、上記エンコーダユニットを支持する第一の支持部材と、上記構造物に固定され、上記第一の支持部材を上記角度検出用軌道の径方向に遊動自在に軸支する第二の支持部材とを有し、上記押し付け機構は、上記第一の支持部材と一体となり、上記角度検出用軌道の径方向に伸びる腕部材と、該腕部材の先端に設けられたウエイト部材とを有するように構成することができる。この場合、上記取付け機構と押し付け機構とが一体化されるので、その構造を簡素化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
本発明の実施の一形態に係る構造物の回転構造物の回転角検出装置が適用される構造物の回転機構は図１及び図２に示すように構成される。
【００２４】
図１及び図２において、構造物１００を設置すべき場所にリング状に形成されたレール１０が敷設されている。このレール１０には８台の台車（走行体）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが走行可能なように設置されている。これら８台の台車のうち、４台の台車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄによってレール１０上を自走可能な自走車であり、残り４台の台車１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは従動車である。これら８台の台車１２ａ〜１２ｄ、１４ａ〜１４ｄの上には構造物１００が固定設置されており、上記自走車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのレール１０上での自走により、当該構造物１００が、理想的には、レール１０の中心Ｃｏ　を仮想的な回転軸として回転する。なお、各台車１２ａ〜１２ｄ、１４ａ〜１４ｄには、レール１０の内壁によりガイドされる水平車輪（図示略）が設けられ、各台車１２ａ〜１２ｄ、１４ａ〜１４ｄがレール１０から逸脱しないようになっている。
【００２５】
レール１０の内側には、このレール１０と同心状（Ｃｏ　）に配置されたリング状の角度検出用レール２０が敷設されている。また、後述するような構造にて構造物１００の底部に取り付けられた２つの角度検出器３０ａ、３０ｂが上記角度検出用レール２０の内側に接するように配置されている。上記レール１０と角度検出用レール２０との大きさの関係は、例えば、上記レール１０の直径が約３０メートルに対して上記角度検出用レール２０の直径が約６メートルとなる。
【００２６】
上記角度検出用レール２０の詳細な構造は、図３に示される。
【００２７】
図３において、支持リング体２１が前述したリング状のレール１０と同心状（Ｃ０　）に敷設されている。この支持リング体２１の内側に位置する軌道リング体２２が所定間隔で配列された同寸法のスペーサ部材２３（１）〜２３（１２）にて当該支持リング体２１に結合固定されることにより、当該軌道リング体２２が上記リング状のレール１０と同心状（Ｃ０　）に敷設される。更に、この軌道リング体２２の内壁全周には、チェーンラック２４が固定されている。
【００２８】
２つの角度検出器３０ａ、３０ｂは、それらを結ぶ直線が軌道リング体２２の中心Ｃｏ　（レール１０の中心）を通る対角線上に位置するように上記構造物１００に取り付けられている。角度検出器３０ａの詳細な構成が図４及び図５に示される。なお、他方の角度検出器３０ｂの構成も角度検出器３０ａと同様であり、その説明は省略する。
【００２９】
図４及び図５において、この角度検出器３０ａは、エンコーダユニット３１ａと、回転軸が該エンコーダユニット３１ａに直結されるスプロケット３５（ピニオン）を有する。エンコーダユニット３１ａは、支持体３２に固定支持されている。この支持体３２は、垂直方向に延びる取付け枠部３２ａと、この取付け枠部３２ａと一体となって上記軌道リング体２２の径方向に伸びる腕状枠部３２ｂとから構成され、その側面形状がほぼＬ字状になっている。上記エンコーダユニット３１ａは取付け枠部３２ａの下端部に固定されている。また、上記腕状枠部３２ｂの先端には、ウエイト３６が設けられている。
【００３０】
上記支持体３２の取付け枠部３２ａの上端は、軸支持体３３により当該支持体３２が上記軌道リング体２２の径方向に遊動自在となるように軸支されている。この軸支持体３３は、一端が上記構造物１００の底部に固定されたマウント部材３４の他端に固定されている。
【００３１】
上記のような構造により、マウント部材３４により構造物１００に固定された軸支持体３３に吊り下げられた状態となる支持体３２がウエイト３６の重さにより軌道リング体２２の径方向に常時付勢される。その結果、エンコーダユニット３１ａに結合されるスプロケット３５が軌道リング体２２の内壁全周に固定されたチェーンラック２４に常時一定の力（腕状枠部３３ｂとウエイト３６の重さに対応）で押し付けられた状態となる。このようにチェーンラック２４に常時押し付けられて噛み合った状態となるスプロケット３５は、チェーンラック２４上での移動量とその回転量との関係がチェーンラック２４との遊びで決まる精度に保持された状態で回転しつつ移動できるようになる。
【００３２】
エンコーダユニット３１ａは、絶対値出力型エンコーダであり、スプロケット３５の回転方向を考慮した回転量に基づいて決まるチェーンラック２４上での基準位置からの移動位置に対応した検出信号を出力する。このエンコーダユニット３１ａでは、例えば、スプロケット３５が１回転する間に数万パルスが生成され、スプロケット３５の回転方向を考慮した回転基点（基準位置）からの生成パルスの積算値が出力される。
【００３３】
スプロケット３５は、上述したようにエンコーダユニット３１ａ、支持体３２、軸支持体３３及びマウント部材３４を介して構造物１００に結合されている。従って、スプロケット３５のチェーンラック２４上での移動位置は、構造物１００の上記基準位置に対応した方向に対する回転角に対応する。
【００３４】
構造物１００内には、図６に示すように、自走車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに搭載された駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの駆動制御、及び上記各エンコーダユニット３１ａ、３２ｂからの検出信号に基づいて構造物１００の回転角を演算及び表示する駆動制御システムが設置されている。
【００３５】
この駆動制御システムは、制御装置４０、駆動装置４１、操作盤４２及び表示装置４３を有する。制御装置４０は、操作盤４２の操作に基づいて各駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを駆動させるための駆動制御信号を出力する。駆動装置４１は、制御装置４０からの駆動制御信号に基づいて各駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに極性を考慮した（正転、反転を考慮した）電源供給を行う。制御装置４０は、更に、上記２つの角度検出器３０ａ、３０ｂに搭載されたエンコーダユニット３１ａ及び３１ｂからの検出信号に基づいて構造物１００の基準方向（例えば、南北方向）に対する回転角を演算し、その演算結果を表示装置４３に表示させる。
【００３６】
上記のような駆動制御システムでの動作手順は、図７及び図８に示される。
【００３７】
通常の動作の前に各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂのリセットが行われる。駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを駆動させて構造物１００の所定部位が基準方向（例えば、北方向）に向いた位置で停止させる。そして、操作盤４２でのリセット操作により制御装置４０は各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂにリセット信号を出力する。このリセット信号を受信した各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂは、生成パルスの積算値をゼロにリセットし、回転基点を認識する。即ち、各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂがリセット動作を行った際のスプロケット３５のチェーンラック２４上での位置が基準位置となる。なお、上記構造物の１００の基準方向と、基準位置にある各スプロケット３５を結んだ直線の延びる方向とは一致してもしなくてもよい。
【００３８】
上記のようなリセット動作の後、図７に示すように、オペレータが操作盤４２の駆動スイッチをオン操作すると（Ｓ１）、制御装置４０は、駆動制御信号を駆動装置４１に出力し、該駆動装置４１が駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対して電源供給を行う（Ｓ１１）。この電源供給を受けたモータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが作動することにより自走車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（図１、図２参照）がレール１０上を走行する。その結果、構造物１００が回転する。
【００３９】
構造物１００が回転する過程で各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂは検出信号を出力する（Ｓ２０）。具体的には、図８に示すように、その構造物１００に設けられた各角度検出器３０ａ、３０ｂのスプロケット３５（ピニオン）が軌道リング体２２のチェーンラック２４に噛み合いながら回転し移動し（Ｓ２１ａ、Ｓ２１ｂ）、そのスプロケット３５の回転により各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂの軸が回転する（Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂ）。各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂは、軸の回転に伴って生成されるパルスの数をその回転方向を考慮しつつ積算し、その積算値に対応した検出信号を出力する（Ｓ２３ａ、Ｓ２３ｂ）。この検出信号は、スプロケット３５のチェーンローラ２４上での上記基準位置からの相対位置（回転角）を表す。
【００４０】
図７に戻って、上記各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂからの検出信号を受信する制御装置４０は、後述するようなアルゴリズムに従って、各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂから出力される検出信号に基づいて構造物１００の基準方向（例えば、北方向）に対する回転角を計算する（Ｓ１２）。そして、制御装置４０は、その計算結果となる回転角を表示装置４３に表示させる（Ｓ１３）。具体的には、図８に示すように、各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂからの検出信号に対するシーケンサ演算（加算、乗算、変換）がなされ（Ｓ１２１）、その結果得られた回転角の表示信号が表示装置４３に送信される（Ｓ１２２）。そして、その表示信号に基づいて表示装置４３が構造物１００の基準方向に対する回転角を表示する。
【００４１】
図７に戻って、オペレータは、その表示装置４３に表示される回転角から構造物１００が所望の方向に向けられたことを確認すると（Ｓ２）、操作盤４２の駆動スイッチをオフ操作する（Ｓ３）。この駆動スイッチのオフ操作により制御装置４０は駆動装置４１に対して停止制御信号を出力する。そして、この停止制御信号に基づいて駆動装置４１は各駆動モータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対する電源供給を遮断する。その結果、構造物１００の回転は停止する（Ｓ１４）。
尚、手動操作によらず、所定角度を指示（インプット）すると自動でその位置に停止するように構成しても良い。
【００４２】
次に、上記制御装置４０でなされる回転角演算のアルゴリズムについて図９を参照して説明する。
【００４３】
図９において、角度検出器３０ａ（スプロケット３５）の角度検出用レール２０（チェーンラック２４）上での基準位置Ｐ１０と、他方の角度検出器３０ｂ（スプロケット３５）の角度検出用レール２０（チェーンラック２４）上での基準位置Ｐ２０とを結ぶ直線が、例えば、南北（Ｓ−Ｎ）方向に一致している。この状態で、上記各角度検出器３０ａ、３０ｂは、角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　を通る対角線上に位置する。
【００４４】
この状態から、構造物１００が回転し、角度検出器３０ａが角度検出用レール２０上の位置Ｐ１ｘに移動し、角度検出器３０ｂが角度検出用レール２０上の位置Ｐ２ｘに移動する。このとき、構造物１００の仮想的な回転軸が揺動し、位置Ｐ１ｘにある角度検出器３０ａと位置Ｐ２ｘにある角度検出器３０ｂとを結ぶ直線は、当該角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　を通らない。即ち、この状態で角度検出器３０ａと３０ｂとを結ぶ直線の中点Ｃｘは、角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　と一致しない。
【００４５】
このような状況で、角度検出器３０ａのエンコーダユニット３１ａから出力される検出信号は、角度検出用レール２０上での基準位置Ｐ１０から位置Ｐ１ｘまでの移動量、即ち、角度θａ（Ｐ１０−Ｃｏ　−Ｐ１ｘ）を表す。また、角度検出器３０ｂのエンコーダユニット３１ｂから出力される検出信号は、角度検出用レール２０上での基準位置Ｐ２０から位置Ｐ２ｘまでの移動量、即ち、角度θｂ（Ｐ２０−Ｃｏ　−Ｐ２ｘ）を表す。また、構造物１００の回転角は、上記基準位置Ｐ１０にある角度検出器３０ａと基準位置Ｐ２０にある角度検出器３０ｂとを結ぶ直線（Ｐ１０−Ｐ２０）と、位置Ｐ１ｘにある角度検出器３０ａと位置Ｐ２ｘにある角度検出器３０ｂとを結ぶ直線（Ｐ１ｘ−Ｐ２ｘ）とのなす角θｘとなる。
【００４６】
上記直線（Ｐ１０−Ｐ２０）と、直線（Ｐ１ｘ−Ｐ２ｘ）と、上記各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂから出力される検出信号が表す角度θａ、θｂとの幾何学的な関係から、次式が成り立つ。
θｘ＋角度●（Ｃｏ　−Ｐ１ｘ−Ｐ２ｘ）＝θａ
θｂ＋角度●（Ｃｏ　−Ｐ２ｘ−Ｐ１ｘ）＝θｘ
この２式から、
【００４７】
θａ−θｘ＝θｘ−θｂ
２θｘ＝θａ＋θｂ
が成り立つ。
【００４８】
即ち、
上記構造物１００の回転角θｘは、
θｘ＝（θａ＋θｂ）／２
で表される。
【００４９】
従って、制御装置４０は、エンコーダユニット３１ａから出力される基準位置Ｐ１０に対するＰ１ｘの相対位置に対応した角度θａを表す検出信号と、エンコーダユニット３１ｂから出力される基準位置Ｐ２０に対するＰ２ｘの相対位置に対応した角度θｂを表す検出信号とに基づいて、それらの角度θａ、θｂの平均値（θａ＋θｂ）／２を構造物１００の回転角として算出する。
【００５０】
例えば、図１０（ａ）に示すように、構造物１００が▲１▼の方向を向く状態から▲２▼の方向を向く状態まで回転し、エンコーダユニット３１ａからの検出信号が表す角度θａが６０．１°（θａ＝６０．１°）となり、エンコーダユニット３１ｂからの検出信号が表す角度θｂが５９．９°（θｂ＝５９．９°）となった場合、それらの平均値（θａ＋θｂ）／２＝６０．０°が構造物１００の回転角θｘとして算出される。
【００５１】
また、例えば、図１０（ｂ）に示すように、構造物１００が▲１▼の方向を向く状態から▲２▼の方向を向く状態まで回転し、エンコーダユニット３１ａからの検出信号が表す角度θａが−５．０°（θａ＝−５．０°）となり、エンコーダユニット３１ｂからの検出信号が表す角度θｂが＋５．０°（θｂ＝　＋５．０°）となった場合、それらの平均値（θａ＋θｂ）／２＝０°が構造物１００の回転角θｘとして算出される。この場合、構造物１００は基準方向を向いたことになる。
【００５２】
上述したような実施の形態では、構造物１００が設置される台車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが走行するレール１０と同心状に配置される角度検出用レール２０（チェーンラック２４）と、その角度検出用レール２０を回転しつつ移動する回転体（スプロケット３５）と、その回転体の回転量に基づいた検出信号を出力するエンコーダユニット３１ａ、３１ｂを用いることにより、構造物１００の回転角が理論上誤差なく検出することができる。但し、実際には、上記角度検出用レール２０の形状誤差、スプロケット３５とチェーンラック２４との噛み合い誤差（遊び）などの機械的誤差や各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂの分解能により、検出される構造物１００の回転角に誤差が生じうる。
【００５３】
要求される測定精度を満足するように、エンコーダユニット３１ａ、３１ｂの分解能、スプロケット３５とチェーンラック２４との噛み合い誤差、スプロケット３５の径、及び歯数などが決定される。
【００５４】
上記のような機械的な誤差やエンコーダユニット３１ａ、３１ｂの分解能を調整することにより、１／１０００度程度の精度で構造物１００の回転角の検出が可能となった。
【００５５】
なお、上述した例では、各角度検出機３０ａ、３０ｂ（スプロケット３５）が角度検出用レール２０（チェーンラック２４）の中心Ｃｏ　を通る対角線上に位置する状態で、基準位置Ｐ１０、Ｐ２０を決めたが（図９参照）、これに限られない。例えば、図１１に示すように、角度検出器３０ａ（スプロケット３５）の角度検出用レール２０（チェーンラック２４）上での基準位置Ｐ１０と、他方の角度検出器３０ｂ（スプロケット３５）の角度検出用レール２０（チェーンラック２４）上での基準位置Ｐ２０とを結ぶ直線が、角度検出用レール２０の中心Ｃｏを通る対角線と一致しなくてもよい。
【００５６】
この場合、図１１に示す幾何学的関係から、次式が成り立つ。
θｘ＋角度●（Ｃｏ　−Ｐ１ｘ−Ｐ２ｘ）＝θａ＋角度▲（Ｃｏ　−Ｐ１０−Ｐ２０）
θｘ＋角度▲（Ｃｏ　−Ｐ２０−Ｐ１０）＝θｂ＋角度●（Ｃｏ　−Ｐ２ｘ−Ｐ１ｘ）
この２式の両辺を加算することにより、
２θｘ＝θａ＋θｂ
θｘ＝（θａ＋θｂ）／２
が成り立つ。
【００５７】
従って、このように基準位置を設定しても（図１１参照）、前述したのと同様に、構造物１００の回転角θｘは、各エンコーダユニット３１ａ、３１ｂからの検出信号にて表される角度θａ、θｂの平均値として演算される。
【００５８】
このようなことから、角度検出器３０ａ、３０ｂ（スプロケット３５）は、必ずしも角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　を通る対角線上に位置しなくてもよい。しかし、レール１０上を走行する台車１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにて回転される構造物１００の仮想的な回転軸は、その回転とともに揺動しても、実際には、当該レール１０の中心、即ち、角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　から大きく離れない。このことからすると、各角度検出器３０ａ、３０ｂ（スプロケット３５）を角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　を通る対角線から大きく離れる線上に設置すると、構造物１００の回転に際してその仮想的な回転軸が揺動した場合に、各角度検出器３０ａ、３０ｂ（スプロケット３５）に作用する角度検出用レール２０（チェーンラック２４）の接線方向の力成分が大きくなり、その角度検出器３０ａ、３０ｂを角度検出用レール２０上に維持させることが難しくなる。また、その接線成分の力により角度検出器３０ａ、３０ｂと角度検出用レール２０との間ですべりが生じてしまうと、検出角度の誤差が大きくなってしまう。
【００５９】
従って、各角度検出器３０ａ、３０ｂ（スプロケット３５）は、原則的には角度検出用レール２０の相対する任意の位置に配置されていればよいが、できるだけ、角度検出用レール２０の中心Ｃｏ　を通る対角線に近い線上に位置していることが好ましい。
【００６０】
機械的な精度が所望の精度にて確保できるのであれば、上記角度検出用レール２０と上記レール１０を共通化することができる。この場合、エンコーダユニット３１ａ、３１ｂの分解能を向上させることができると共に設置されるべきレールの数が減り、更に、安価な建造物の回転角検出装置が実現できる。更に、上記角度検出用レール２０の径を上記レール１０の径より大きくすることも可能である。この場合、エンコーダユニット３１ａ、３１ｂの分解能を更に向上させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１乃至１０記載の本願発明によれば、建造物が設置される走行体が走行するリング状の回転用軌道と同心状に配置される角度検出用軌道、該回転検出用軌道を回転しつつ移動する２つの回転体、及び各回転体に結合するエンコーダユニットを用い、その２つのエンコーダユニットからの検出信号に基づいて建造物の回転角を演算するようにしているので、従来用いられていたＧＰＳやジャイロスコープ等の高価な精密機器を用いることなく、仮想的な回転軸が揺動しつつ回転する上記建造物の回転角を比較的精度よく検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転角検出装置が適用される建造物の回転機構の構成例を示す図である。
【図２】建造物の回転を可能にするレール及び角度検出用レールの関係を示す図である。
【図３】角度検出用レールの構成例を示す図である。
【図４】角度検出用レールと角度検出器との構造的関係を示す図（その１）である。
【図５】角度検出用レールと角度検出器との構造的関係を示す図（その２）である。
【図６】建造物の駆動及び回転角の検出処理を行う駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図７】駆動制御システムの動作例を示すフロー図である。
【図８】回転角検出動作の一例を示すフロー図である。
【図９】回転角の検出アルゴリズムを示す図（その１）である。
【図１０】回転角の検出例を示す図である。
【図１１】回転角の検出アルゴリズムを示す図（その２）である。
【図１２】建造物が設置された台車とレールとの関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１０　　レール
１２ａ〜１２ｃ　　自走車（台車）
１４ａ〜１４ｃ　　従動者（台車）
１６ａ〜１６ｃ　　駆動モータ
２０　　角度検出用レール
２１　　支持リング体
２２　　軌道リング体
２３（１）〜２３（１２）　　スペーサ部材
２４　　チェーンラック
３０ａ、３０ｂ　　角度検出器
３１ａ、３１ｂ　　エンコーダユニット
３２　　支持体
３２ａ　　取付け枠部
３２ｂ　　腕状枠部
３３　　軸支持体
３４　　マウント部材
４０　　制御装置
４１　　駆動装置
４２　　操作盤
４３　　表示装置
１００　　建造物
【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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