【手続補正書】
【提出日】平成31年3月8日(2019.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子配列の光学パターンを有するスケールと、
前記スケールの前記光学パターンを検出する受光素子を有する検出ヘッドと、を備え、
前記スケールの前記光学パターンの格子配列が、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位の接線方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
格子配列の光学パターンを有するスケールと、
前記スケールの前記光学パターンを検出する受光素子を有する検出ヘッドと、を備え、
前記受光素子が、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位の接線方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする変位検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変位検出装置において、さらに制御装置を備え、
前記制御装置が、前記受光素子全体の受光量に基づいて、前記スケールと前記検出ヘッドの第１変位量を取得することを特徴とする変位検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の変位検出装置において、前記第１変位量は、所定の取得範囲において単調増加または単調減少するよう変化することを特徴とする変位検出装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の変位検出装置において、前記制御装置が、前記受光素子の各々から出力されるインクリメンタル変位信号に基づいて、前記スケールと前記検出ヘッドの第２変位量を取得し、前記第１変位量と前記第２変位量とを用いて、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位量を取得することを特徴とする変位検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の変位検出装置において、前記第１変位量の周期は、前記第２変位量の周期より長いことを特徴とする変位検出装置。
【請求項７】
格子配列の光学パターンを有するスケールと、
前記スケールの前記光学パターンを検出する受光素子を有する検出ヘッドと、前記受光素子の出力変化に基づき前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位量を取得する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記受光素子全体の受光量に基づいて取得される前記スケールおよび前記検出ヘッドの第１変位量と、前記受光素子の各々から出力されるインクリメンタル変位信号に基づいて取得される前記スケールおよび前記検出ヘッドの第２変位量と、を用いて前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位量を取得することを特徴とする変位検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の変位検出装置において、前記第１変位量は、所定の取得範囲において単調増加または単調減少するよう変化することを特徴とする変位検出装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の変位検出装置において、前記第１変位量の周期は、前記第２変位量の周期より長いことを特徴とする変位検出装置。
【請求項１０】
請求項６から８のいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記スケールの前記光学パターンの格子配列が、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位の接線方向に対して傾斜していることを特徴とする変位検出装置。
【請求項１１】
請求項６から８のいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記受光素子が、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位の接線方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする変位検出装置。
【請求項１２】
請求項１または１０に記載の変位検出装置において、前記スケールと検出ヘッドが相対回転変位する間、あるいは少なくともこの相対回転変位の初期位置において、前記検出ヘッドの受光面上で、前記スケールの２つ以上の前記光学パターンの像が同時に前記格子配列の受光素子の１つの受光素子に交差しないよう、前記光学パターンの格子配列が、前記相対回転変位の接線方向に対して傾斜していることを特徴とする変位検出装置。
【請求項１３】
請求項１、１０および１１に記載の変位検出装置において、前記スケールと検出ヘッドの相対回転変位に伴ないインクリメンタル変位信号に生じる周期的な誤差を補正する補正処理部を備えた変位検出装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の変位検出装置において、前記補正処理部が、前記受光素子全体の受光量と前記インクリメンタル変位信号の組合せごとに補正値を格納した補正データテーブルを用いたテーブル演算により、前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位に伴ないインクリメンタル変位信号に生じる周期的な誤差を補正する変位検出装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の変位検出装置において、前記補正処理部が、補正関数演算により、前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位に伴ないインクリメンタル変位信号に生じる周期的な誤差を補正する変位検出装置。
【請求項１６】
請求項１から６、１０から１５のいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記光学パターンの格子配列、または前記受光素子の配置方向が、前記相対回転変位の接線方向に対して傾斜する傾斜角度を調整する調整手段を備えたことを特徴とする変位検出装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の変位検出装置により、弾性体の変形により生じる前記弾性体に近接して配置された固定部材に対する相対回転変位量を介して前記弾性体を変形させる力を検出するトルク検出装置において、前記スケールまたは前記検出ヘッドの、いずれか一方が前記弾性体に固定され、他方が前記弾性体に固定された前記スケールまたは前記検出ヘッドのいずれか一方に対向するよう前記固定部材に固定され、前記変位検出装置が取得する前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位量を介して前記弾性体に印加される力を検出することを特徴とするトルク検出装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のトルク検出装置を関節またはロボットハンドの駆動部に備えたロボットアームと、前記トルク検出装置を介して検出した前記駆動部の駆動トルクに基づき、前記ロボットアームの動作を制御するロボット制御を実行する制御部と、を有することを特徴とするロボット装置。
【請求項１９】
前記制御部に請求項１８に記載の前記ロボット制御を実行させることを特徴とするロボット装置の制御プログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のロボット装置の制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
格子配列の光学パターンを有するスケールと、前記スケールの前記光学パターンを検出する受光素子を有する検出ヘッドと、を相対的に回転変位させた際の前記受光素子の出力変化に基づき前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位量を取得する変位検出方法において、
前記検出ヘッドの前記受光素子全体の受光量に基づいた前記スケールおよび前記検出ヘッドの第１変位量を取得する第１の取得工程と、
前記受光素子の各々から出力されるインクリメンタル変位信号に基づいた前記スケールおよび前記検出ヘッドの第２変位量を取得する第２の取得工程と、
前記第１変位量と、前記第２変位量と、を用いて前記スケールおよび前記検出ヘッドの相対回転変位量を取得する変位検出工程と、
を含むことを特徴とする変位検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明においては、格子配列の光学パターンを有するスケールと、前記スケールの前記光学パターンを検出する受光素子を有する検出ヘッドと、を備え、前記スケールの前記光学パターンの格子配列が、前記スケールと前記検出ヘッドの相対回転変位の接線方向に対して傾斜して配置されている構成を採用した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、スケールおよび検出ヘッドを用いた光学式リニアエンコーダを用いて高分解能かつ絶対量として回転変位を検出でき、変位検出装置の小型軽量化を図ることができる。即ち、上記構成によれば、受光素子の全光量出力から粗い相対回転変位量を取得し、検出ヘッドの受光素子の各々から出力されるインクリメンタル変位信号から取得したスケールおよび検出ヘッドの微小相対回転変位量と組合せ、これにより、絶対量としてスケールおよび検出ヘッドの相対回転変位を検出する。このため、本発明によれば、絶対量として前記スケールおよび検出ヘッドの相対回転変位量を取得することができ、クラッシュなどの事象の後も、装置の分解、整備などを含むゼロ点調整を必要としない。そして、信頼性の高い変位検出、あるいはそれに基づく信頼性の高いトルク検出やロボット制御が可能となる、という優れた効果がある。