(57)【要約】【課題】測定対象が所定の回転方向に回転した角度を精度良く測定する。【解決手段】センサー１０は、筐体１１内部で回転軸１２と共に回転する円盤状の回転体１３にセンサー本体１４を対向するよう配置した構成を有している。センサー本体１４の処理部は、受光部が受光したレーザに基づき、回転体１３の表面１３ａから、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分（特徴部分）を特定し、特定された特徴部分が回転体１３の回転に伴って所定の回転方向へ変位した変位量を検出する。センサー本体１４の検出範囲から外れる度に他の特徴部分を抽出して変位量の検出を継続する。検出した各特徴部分の変位量を加算することでトータルの変位量を検出する。そして、回転軸１２および回転体１３の回転方向への変位量を回転軸１２の中心線から特徴部分までの距離に基づき換算して、回転軸１２および回転体１３の回転角度を算出する。【選択図】図２
2013181894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体が回転軸を中心として回転した角度を測定する回転角度測定装置であって、
対向する構造物の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、
前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記回転体の回転に伴って所定の回転方向へ変位した変位量を検出する変位量検出手段と、
前記変位量検出手段によって検出された前記回転方向への変位量を前記回転軸から前記特徴部分までの距離に基づき換算して前記回転体の回転角度を算出する回転角度算出手段と、
を備えることを特徴とする回転角度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度測定装置において、
前記特徴特定手段は、前記回転体と対向するよう配置されて前記構造物としての前記回転体の表面から特徴のある部分を特定することを特徴とする回転角度測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転角度測定装置において、
前記回転体を内包する筐体を備え、
前記特徴特定手段は、前記回転体に取り付けられて前記構造物としての前記筐体の内部の表面から特徴のある部分を特定すること
を特徴とする回転角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定の対象となる回転体が回転軸を中心として回転した角度を精度良く測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転体の回転角度を計測する機器として、ポテンショメータやロータリーエンコーダが知られている。
このうちのポテンショメータは、抵抗値の変化を利用して出力として電圧を出すように構成され、角度（回転数）が大きくなるに従って出力する電圧が大きくあるいは小さくなる。なお、ポテンショメータには、接触式と非接触式とがある。
【０００３】
また、ロータリーエンコーダは、出力としてパルスを出すように構成され、角度（回転数）が大きくなるに従って出力するパルス数が大きくなる。なお、ロータリーエンコーダには特許文献１に例示するような光学式や磁気式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のようなポテンショメータにおいては、接触式では接触部分が摩耗するために耐久性に問題があり、非接触式では回転体にスリットが入っているがそのスリットの幅寸法を小さくして装置の分解能を大きくするにも限界があった。
【０００６】
また、上述のようなロータリーエンコーダにおいては、光学式では回転体にスリットが入っているがそのスリットの幅寸法を小さくして装置の分解能を大きくするにも限界があり、磁気式ではＮ極およびＳ極といった電極を配置しているためにこれら電極の幅寸法を小さくして装置の分解能を大きくするにも限界があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、測定の対象となる回転体が回転軸を中心として回転した角度を精度良く測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る回転角度測定装置は、回転体が回転軸を中心として回転した角度を測定する回転角度測定装置であって、対向する構造物の表面から特徴のある部分を特定する特徴特定手段と、前記特徴特定手段によって特定された前記特徴部分が前記回転体の回転に伴って所定の回転方向へ変位した変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段によって検出された前記回転方向への変位量を前記回転軸から前記特徴部分までの距離に基づき換算して前記回転体の回転角度を算出する回転角度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された本発明の回転量測定装置によれば、非接触式であるので耐久性がよい上に従来構成のようなスリットを回転体に入れる必要がなく、回転体の１回転当りのカウント数を大きくして分解能を高めることができる。したがって、測定の対象となる回転体が回転軸を中心として回転した角度を精度良く測定することができる。また、上述のような簡単な構成で高精度にすることができるので、同等の分解能や精度を有する製品に比べて安価な製品にすることができる。
【００１０】
なお、上述の構造物としては、回転体や回転体を内包する筐体などが挙げられる。例えば、構造物が回転体である場合には、特徴特定手段を回転体と対向するよう配置し、構造物としての回転体の表面から特徴のある部分を特定する（請求項２）。また、構造物が筐体である場合には、特徴特定手段を回転体に取り付け、構造物としての筐体の内部の表面から特徴のある部分を特定する（請求項３）。
【００１１】
このように構成された本発明の回転量測定装置によれば、簡単な構成で、測定の対象となる回転体が回転軸を中心として回転した角度を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】回転角度測定装置１のブロック図（ａ）および説明図（ｂ）
【図２】回転角度測定装置１の正面図（ａ）、同側面図（ｂ）、正面断面図（ｃ）、同側断面図（ｄ）、斜視図（ｅ）
【図３】回転角度測定装置２の正面断面図（ａ）、同側断面図（ｂ）、同正面断面図（ｃ）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１に示す回転角度測定装置１は、測定対象が所定の方向に回転した回転角度を測定する装置である。
【００１４】
［１．回転角度測定装置１の構成の説明］
次に、回転角度測定装置１の具体的な構成について説明する。
この回転角度測定装置１は、センサー１０と、演算部２０と、記憶部３０と、外部出力部４０と、を備える。
【００１５】
［１．１．センサー１０の構成の説明］
センサー１０は、筐体１１内部で回転軸１２と共に回転する円盤状の回転体１３にセンサー本体１４を対向するよう配置した構成を有している。
【００１６】
なお、測定対象の回転角度を測定する際には、回転軸１２の先端を測定対象に固定し、測定対象を回転可能に支持する支持構成に筐体１１を固定する。
センサー本体１４は、レーザ（二点鎖線にて図示）を回転体１３の表面１３ａに向けて照射する発光部と、発光部から照射された後に表面１３ａで反射されたレーザを受光する受光部と、受光部が受光したレーザに基づき各種処理を実行する処理部と、を有する。
【００１７】
なお、発光部および受光部は、それぞれ表面１３ａとの間の距離が回転体１３の回転中も常に一定となるよう設置される。
また、処理部は、受光部が受光したレーザに基づき、表面１３ａから、濃淡や色具合などによって周囲と比較して特徴のある部分（特徴部分）を特定する。そして、処理部は、特定された特徴部分が回転体１３の回転に伴って所定の回転方向へ変位した変位量を検出する（図１（ｂ）参照）。また、センサー本体１４の検出範囲から外れる度に他の特徴部分を抽出して変位量の検出を継続する。そして、検出した各特徴部分の変位量を加算することでトータルの変位量を検出する。
【００１８】
さらに、処理部は、検出した回転方向への変位量を演算部２０に送信する。
なお、センサー１０は、特徴特定手段および変位量検出手段に該当する。
［１．２．演算部２０の構成の説明］
演算部２０は、センサー１０から送られた回転方向への変位量から、回転軸１２および回転体１３の回転角度を算出する。具体的には、演算部２０は、回転軸１２および回転体１３の回転方向への変位量を回転軸１２の中心線から特徴部分までの距離に基づき換算して、回転軸１２および回転体１３の回転角度を算出する。さらに、演算部２０は、算出した回転軸１２および回転体１３の回転角度を記憶部３０に記憶させたり外部出力部４０に外部へ出力させたりする。
【００１９】
なお、演算部２０は、回転角度算出手段に該当する。
［１．３．記憶部３０の構成の説明］
記憶部３０は、各種のデータやプログラム等の一時的な記憶領域として利用される。
【００２０】
［１．４．外部出力部４０の構成の説明］
外部出力部４０は、各種のデータを外部に出力する機能を有する。
［２．実施形態の効果］
（１）このように本実施形態の回転角度測定装置１によれば、非接触式であるので耐久性がよい上に従来構成のようなスリットを回転体１３に入れる必要がなく、回転体１３の１回転当りのカウント数を大きくして分解能を高めることができる。したがって、測定の対象となる回転体１３が回転軸１２を中心として回転した角度を精度良く測定することができる。また、上述のような簡単な構成で高精度にすることができるので、同等の分解能や精度を有する製品に比べて安価な製品にすることができる。
【００２１】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００２２】
（１）上記実施形態では、構造物としての回転体１３にセンサー本体１４を対向するよう配置し、回転体１３の表面から特徴のある部分を特定しているが、これには限られず、図３に例示するように、筐体１１１の内部で回転軸１１２に回動可能に支持された振り子１１３の頭部に上述のセンサー本体１４を取り付け、対向する筐体１１１の内壁面１１１ａから特徴のある部分を特定するようにしてもよい。
【００２３】
なお、この実施形態の場合、センサー１１０全体が測定対象に固定される。センサー１１０が固定された測定対象が回転すると（図３（ｃ）参照）、振り子１１３だけが頭部が常に下方を向くよう回転軸１１２を中心に回転するので、振り子１１３の頭部に固定されたセンサー本体１４が測定対象の回転角度を検出することができる。
【００２４】
このように構成すれば、より簡単な構成で、測定の対象となる振り子１１３が回動した角度を精度良く測定することができる。また、上述のような、より簡単な構成で高精度にすることができるので、同等の分解能や精度を有する製品に比べて安価な製品にすることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…回転角度測定装置、１０，１１０…センサー、１１，１１１…筐体、１２，１１２…回転軸、１３…回転体、１３ａ…回転体の表面、１４…センサー本体、２０…演算部、３０…記憶部、４０…外部出力部、１１１ａ…筐体の内壁面、１１３…振り子
【図１】
2013181894.tif 000003
【図２】
2013181894.tif 000004
【図３】
2013181894.tif 000005