(57)【要約】【課題】摩擦抵抗がある状態での回転角度計測が高精度に計測可能な回転角度計測装置を提供する。【解決手段】少なくとも被計測体９の一部としての回転体３と、回転体３の回転角度を計測する回転角度計測部４と、回転体３の回転に抵抗力Ｒｒを加える抵抗付加部５を備えている。なお、その回転体３としては、略小径体の軸部３ａと、略小径体３ａに比べ大きい径を有する略大径体の円盤状部３ｂを備え、抵抗付加部５は、円盤状部３ｂの回転に所定の抵抗力Ｒｒを加えることが可能であることが望ましい。【選択図】　　　図１
2004053347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被計測体の一部としての回転体と、
前記回転体の回転角度を計測する回転角度計測部と、
前記回転体の回転に抵抗力を加える抵抗付加部を備えていることを特徴とする回転角度計測装置。
【請求項２】
前記回転体は、略小径体の軸部と、前記略小径体に比べ大きい径を有する略大径体の円盤状部を備え、
前記抵抗付加部は、前記円盤状部の回転に所定の抵抗力を加えることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の回転角度計測装置。
【請求項３】
前記回転体は、据付台部に回転可能に支持されるとともに、製品を構成する回転部品を回転させる駆動装置の駆動軸部に同期して回転可能であって、
前記駆動装置は、前記回転部品の回転に従って生じる摩擦抵抗力に抗して、前記回転部品を所定の回転角度へ向かって回転駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転角度計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３項のいずれか一項に記載の回転角度計測装置は、前記抵抗付加部を駆動制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記抵抗付加部が前記回転体に加える前記抵抗力を、前記被計測体の回転によって生じる摩擦抵抗力に抗する抗力に調整することが可能であることを特徴とする回転角度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角度計測装置に関し、特に摩擦抵抗の比較的大きな回転部品を回転させる駆動装置の回転角度を計測する回転角度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転角度計測装置としては、摩擦抵抗の比較的大きな回転部品を回転させるための駆動装置の回転角度を計測するものがある。この駆動装置は、例えば、ねじ結合している密閉容器（図示せず）内に、ねじの回転角度により設定されるギャップ（図示せず）を一定にする製品を組付けるねじ締め装置としての自動組付機がある。この種の回転角度計測装置は、自動組付機のねじを回転させる駆動軸に同期して回転する回転体と、この回転体を回転可能に支持する計測装置ベースと、回転体の回転角度を計測する回転角度計測部を備えている。
【０００３】
なお、回転角度計測部が回転体の回転角度を計測することで、回転体に同期して回転する自動組付機の回転角度が計測されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の回転角度計測装置では、従来に比べて製品のギャップ精度の向上要求がなされる場合、十分に対応できない恐れがある。すなわち、その計測精度を、ねじ締め時の摩擦抵抗による、製品および装置の弾性ねじり変形と略同じ大きさに要求されている場合、従来の回転角度計測装置ではねじ締め装置の高精度な回転角度計測ができないという問題が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、摩擦抵抗がある状態での回転角度計測が高精度に計測可能な回転角度計測装置を提供することにある。
【０００６】
また、別の目的は、摩擦抵抗の比較的大きな回転部品を回転させる駆動装置の回転角度を計測するための精度の高精度化が図れる回転角度計測装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、少なくとも被計測体の一部としての回転体と、回転体の回転角度を計測する回転角度計測部と、回転体の回転に抵抗を加える抵抗付加部を備えている。
【０００８】
これにより、被計測体の回転角度を計測する際、抵抗付加部によって回転体の回転に所定の抵抗力を付加することが可能である。例えば所定の抵抗力として、例えばねじ締め時に生じるすべり摩擦抵抗に応じた被計測体と回転体の弾性ねじり変形、少なくとも回転体の一部の弾性ねじり変形を相殺する抵抗力を、回転体に加えることで、回転計測部が計測する回転体の回転角度から、弾性ねじり変形による影響を除去することが可能である。
【０００９】
なお、回転体の一部の弾性ねじり変形を相殺する抵抗力とは、回転体のうち、被計測体側に接続し、摩擦抵抗付加部によって抵抗力が付加される回転体の部分に、所定の抵抗力として、被計測体と回転体の弾性ねじり変形を生じさせるすべり摩擦抵抗に、抗する抗力を加えることである。その結果、回転体の他の部分つまり回転角度計測部によって回転角度が計測される回転体の他の部分では、弾性ねじり変形の影響が除去可能である。
【００１０】
本発明の請求項２によると、回転体は、略小径体の軸部と、略小径体に比べ大きい径を有する略大径体の円盤状部を備え、抵抗付加部は、円盤状部の回転に所定の抵抗力を加える。
【００１１】
これにより、抵抗付加部はいわゆるディスクブレーキを構成することが可能である。したがって、抵抗付加部は、回転体すなわち円盤状部を挟持する荷重つまり所定の抵抗力を容易に調整することが可能である。
【００１２】
本発明の請求項３によると、回転体は、据付台部に回転可能に支持されるとともに、製品を構成する回転部品を回転させる駆動装置の駆動軸部に同期して回転可能であって、駆動装置は、回転部品の回転に従って生じる摩擦抵抗力に抗して、回転部品を所定の回転角度へ向かって回転駆動する。
【００１３】
これにより、回転角度計測装置による被計測対象として、回転体が据付台部に回転可能に支持されるとともに、その回転体に同期して回転可能に接続する被計測体としての駆動装置が、製品を構成する回転部品の回転に従って生じる摩擦抵抗力に抗して、回転部品を所定の回転角度へ向かって回転駆動するものに好適である。すなわち、回転部品の回転に従って生じる摩擦抵抗力に応じて抵抗付加部に所定の抵抗力を加えることが可能であるので、その摩擦抵抗力の大きさに係わらず、被計測体である駆動装置の回転角度を、回転角度計測部は、回転体の回転角度として高精度に計測することが可能である。
【００１４】
本発明の請求項４によると、請求項１から請求項３項のいずれか一項に記載の回転角度計測装置は、抵抗付加部を駆動制御する制御手段を備え、制御手段は、抵抗付加部が回転体に加える抵抗力を、被計測体の回転によって生じる摩擦抵抗力に抗する抗力に調整することが可能である。
【００１５】
これにより、摩擦抵抗がある状態での被計測体の回転角度計測、特に被計測体としての駆動装置が、例えば製品を構成する回転部品の回転に従って生じる摩擦抵抗力に抗して、回転部品を所定の回転角度へ向かって回転駆動するもの等の回転角度計測を行なう場合において、抵抗付加部が回転体に加える抵抗力を、その摩擦抵抗力に抗する抗力に調整することが可能である。
【００１６】
例えば制御手段は、駆動装置を駆動する電流信号を受信し、その電流信号から駆動装置の駆動トルク、すなわち摩擦抵抗がある状態で回転部品を回転させる回転トルクを導き出し、その回転トルクに対応する摩擦抵抗力に抗する抗力に、所定の抵抗力を調整できる。なお、この所定の抵抗力は、摩擦抵抗力を相殺可能な抗力であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転角度計測装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明の実施形態の回転角度計測装置の構成を示す構成図である。図３は、本実施形態の回転角度計測装置において、被回転対象の回転部品での回転角度、被計測体の駆動軸部での回転角度、および回転体での回転角度の関係を表すグラフであって、図３（ａ）は抵抗付加部によって回転体に所定の抵抗力を加える場合、図３（ｂ）はその所定の抵抗力を、回転部品に生じる摩擦抵抗力を相殺する抗力で回転体に加える場合を示すグラフである。なお、図２は、比較例の回転角度計測装置の構成を示す構成図である。さらになお、図４は、従来の回転角度計測装置において、被回転対象の回転部品での回転角度、被計測体の駆動軸部での回転角度、および回転体での回転角度の関係を表すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、回転角度計測装置１は、被計測体９の回転に係わる回転角度を計測する計測装置であって、その被計測体の回転によって生じる摩擦抵抗がある状態で、その被計測体の回転角度の計測を行なう。
【００１９】
なお、被計測体９としては、回転部品を有する製品を製造する製造装置あるいは被回転対象を回転させる駆動装置等の回転力発生装置、もしくは回転力発生装置を備えたシステムであって、被回転対象１００を回転させる際、被回転対象、例えば製品１００を構成する回転部品１００ａとしてのねじ部品（図示せず）を、ねじ締めする時に生じるいわゆるすべり摩擦抵抗に抗して回転させることで、その装置、少なくとも装置の駆動軸部９ａが弾性ねじり変形を生じる可能性があるものであれば、いずれの装置であってもよい。
【００２０】
回転角度計測装置１は、図１に示すように、回転体３と、その回転体３の回転角度を計測する回転角度計測部４と、その回転体３の回転に抵抗力を加える抵抗付加部５とを含んで構成されている。なお、回転体３と回転角度計測部４は、図１に示すように、据付台部２に支持されている。回転体３は、据付台部２によって回転自在に支持されている。
【００２１】
回転体３は、図１に示すように、被回転対象である製品１００（詳しくは、回転部品１００ａ）を回転させる回転力発生装置としての駆動装置９の駆動軸部９ａに同期して回転可能なように、駆動装置９（詳しくは、駆動軸部９ａ）に接続されている。言い換えると、回転体３は、被計測体９の一部を構成している。なお、回転体３の構造の詳細については、後述する。
【００２２】
回転角度計測部４は、図１に示すように、回転体３に係合または固定され、回転体３の回転角度を計測する計測装置であって、周知のエンコーダ、あるいは１回転当たり複数の出力信号（例えば、２００パルス）を出力する回転角度センサであってもよい。なお、１回転当たりに出力する出力信号の数によって回転角度を検出する回転角度計測部４の基本特性としての分解能の精度が決まるので、所望の要求分解能に応じて、１回転当たりに出力する出力信号の数が所望の数となる回転角度センサを用いればよい。なお、以下、本実施形態の回転角度計測部４は、エンコーダとして説明する。
【００２３】
ここで、上記のように、回転体３が被計測体９（詳しくは、駆動軸部９ａ）の一部を構成していることから、一般に、以下のことが生じる可能性がある。すなわち、回転部品１００ａを回転させることで生じる摩擦抵抗に抗して、駆動装置９の駆動軸部９ａを回転させる場合において、少なくとも駆動軸部９ａに弾性ねじり変形を生じる可能性があるものであれば、その駆動軸部９ａの弾性ねじり変形の影響は、回転体３に及ぶ可能性がある。その結果、図４に示す従来の回転角度計測装置の計測特性のように、エンコーダ４は、回転部品１００ａの回転による回転角θ１と、弾性ねじり変形により駆動軸部９ａおよび回転体３自体が見かけ上の回転方向に回転するいわゆるねじり回転角度Δθ１とを合計した回転角度を計測してしまう可能性がある。このねじり回転角度Δθ１が誤差要因となって計測精度の低下を招く恐れがある。
【００２４】
これに対して、本実施形態では、図１に示すように、回転体３の回転に抵抗力を加える抵抗付加部５を備えている。これにより、摩擦抵抗Ｒｆに抗して駆動軸部９ａを回転させる回転力、すなわち回転トルクＴに抗して、回転トルクＴに対向する所定の対抗トルクＴｒが生ずるように、回転体３に所定の抵抗力Ｒｒを加えることが可能である（図３（ａ）参照）。その結果、図３（ａ）に示すように、抵抗付加部５を有しない従来技術での回転角度誤差Δθ１（図４参照）に比べて、少なくとも、小さい回転角度誤差Δθ２に低減することが可能である（Δθ２＜Δθ１）。
【００２５】
なお、この効果を奏する回転角度計測装置としては、図２に示す比較例の構成であってもよい。図２に示すように、抵抗付加部５１は圧縮ばね等の付勢手段５１ａを備えている。この抵抗付加部５１は、圧縮ばね５１ａによって生じる軸力を用いて回転体３との間に、摩擦抵抗Ｒｆに抗する抵抗のための摩擦力つまり抵抗力Ｒｒを発生させることが可能である。なお、この圧縮ばね５１ａによる抵抗のための摩擦力は、圧縮ばね５１ａの仕様ごとに一定の摩擦力が付与されるので、一つの仕様の圧縮ばね５１ａを用い、発生する摩擦抵抗Ｒｆの大きさに応じて、抵抗のための摩擦力つまり抵抗力Ｒｒを所定の抗力に変化させることは難しい。
【００２６】
これに対して、さらに本実施形態では、回転体３は、略小径体の軸部３ａと、略小径体に比べ大きい径を有する略大径体の円盤状部３ｂを備えている。そして、抵抗付加部５は、その円盤状部３ｂの回転に所定の抵抗力Ｒｒを加えることが可能な構成とする。この構成としては、図１に示すように、いわゆるディスクブレーキを構成することが可能である。ディスクブレーキのディスクのサイズつまり略大径体の大きい径に起因して、軸部３ａで発生させる所定の抵抗力に比べ、より小さい抵抗力で、回転力Ｔに対抗する所定の対抗トルクＴｒを発生させることができる。これにより、抵抗付加部５は、回転体３すなわち円盤状部３ｂを挟持する荷重つまり所定の抵抗力Ｒｒを容易に調整することが可能である。
【００２７】
なお、回転体３において、図１に示すように、駆動装置９側（詳しくは、駆動軸部９ａ）側に接続し、抵抗付加部５によって抵抗力Ｒｒが付加される回転体３の部分を、以下、回転体の一部３１と呼び、回転角度計測部４側の回転体３の他の部分を、以下、回転体の他部３２と呼ぶ。図３（ａ）に示すように、抵抗付加部５によって抵抗力Ｒｒが付加されることで、少なくとも回転体の他部３２へ、弾性ねじり変形の影響が及ぼされることを抑制することができる。なお、後述する図３（ｂ）の如く、抵抗付加部５が円盤状部３ｂに加える抵抗力Ｒｒを、抵抗トルクＴｒが摩擦抵抗力Ｒｆによる回転トルクＴと略同等（Ｔｒ＝Ｔ）となる所定の抗力Ｒｒに調節することで、摩擦抵抗力Ｒｆによる弾性ねじり変形の影響を、除去することが可能である。
【００２８】
なお、図３において、軸間距離Ｌ９ａは、駆動装置９の駆動軸部９ａにおける回転部品１００ａ側の端部から回転体３側の端部までの軸部長さである。また、軸間距離Ｌ３は、回転体３における駆動軸部９ａ側の端部から回転角度計測部４側の端部までの軸部長さである。さらになお、軸間距離Ｌ３１、および軸間距離Ｌ３２は、それぞれ回転体の一部３１、回転体の他部３２に対応する軸部長さである。
【００２９】
さらになお、本実施形態では、抵抗付加部５を駆動制御する制御手段としての制御装置６を備えている。なお、制御装置６は、マイクロコンピュータ等が使用され、各種ソフトウェア処理に必要なプログラムを記憶させた読出専用メモリー（ＲＯＭ）、このプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、およびプログラムに必要な変数を一時的に記憶する書き込み可能なメモリー（ＲＡＭ）などを主体として構成されている。図１に示すように、駆動装置９は例えば電動モータで構成され、この制御装置６は、その電動モータの電流信号を受信するように構成されている。
【００３０】
これにより、この制御装置６は、抵抗付加部５が回転体３（詳しくは、円盤状部３ｂ）に加える抵抗力Ｒｒを、駆動装置９の回転すなわち回転部品１００ａの回転によって生じる摩擦抵抗力Ｒｆに抗する抗力Ｒｒに調整することが可能である。詳しくは、制御装置６は、その電流信号から電動モータによって発生している回転力すなわち回転トルクを導き出すことは可能である。この回転トルクは、摩擦抵抗がある状態で回転部品１００ａを回転させる回転トルクＴに略等しい。このため、制御装置６によって抵抗付加部５を駆動制御することで、抵抗付加部５が回転体３（詳しくは、円盤状部３ｂ）に加える抵抗力Ｒｒを、回転トルクＴを相殺する抵抗トルクＴｒになるように、調整することが可能である。その結果、図３（ｂ）に示すように、抵抗付加部５が円盤状部３ｂに加える抵抗力Ｒｒを、抵抗トルクＴｒが摩擦抵抗力Ｒｆによる回転トルクＴと略同等（Ｔｒ＝Ｔ）となる所定の抗力Ｒｒに調節することで、摩擦抵抗力Ｒｆによる弾性ねじり変形の影響を、除去することが可能である（回転角度誤差Δθ２＝０）。
【００３１】
以上説明した本発明の回転角度計測装置１では、回転部品１００ａの回転に従って生じる摩擦抵抗力Ｒｆに応じて抵抗付加部５に所定の抵抗力Ｒｒを加えることが可能であるので、その摩擦抵抗力Ｒｆの大きさに係わらず、被計測体である駆動装置９の回転角度を、回転角度計測部４は、回転体３の回転角度として高精度に計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の回転角度計測装置の構成を示す構成図である。
【図２】比較例の回転角度計測装置の構成を示す構成図である。
【図３】本実施形態の回転角度計測装置において、被回転対象の回転部品での回転角度、被計測体の駆動軸部での回転角度、および回転体での回転角度の関係を表すグラフであって、図３（ａ）は抵抗付加部によって回転体に所定の抵抗力を加える場合、図３（ｂ）はその所定の抵抗力を、回転部品に生じる摩擦抵抗力を相殺する抗力で回転体に加える場合を示すグラフである。
【図４】従来の回転角度計測装置において、被回転対象の回転部品での回転角度、被計測体の駆動軸部での回転角度、および回転体での回転角度の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１　回転角度計測装置
２　据付台部
３　回転体（被計測体の一部）
３ａ　軸部（略小径体）
３ｂ　円盤状部（略大径体）
３１　回転体の一部
３２　回転体の他部
４　エンコーダ（回転角度計測部）
５　抵抗付加部
６　制御装置（制御手段）
９　駆動装置（被計測体）
９ａ　駆動軸部
１００　製品（被回転対象）
１００ａ　回転部品（被回転対象）
Ｒｆ　摩擦抵抗力
Ｒｒ　（抵抗付加部５が回転体３に加える）抵抗力
【図１】
2004053347.tif 000003
【図２】
2004053347.tif 000004
【図３】
2004053347.tif 000005
【図４】
2004053347.tif 000006