(57)【要約】【課題】計測条件に制約が少なく、エンコーダ基板の汚染状況を確認することが可能なエンコーダ装置、エンコーダ基板用汚染状況解析システム及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法を提供する。【解決手段】エンコーダ装置１０は、ハウジング１１に対して回転軸１２を回転可能に支持し、グリースが封入される転がり軸受１３と、回転軸１２と共に回転するエンコーダ基板１５と、エンコーダ基板１５を検出する検出部１６と、エンコーダ基板１５の近傍に取り付けられ、エンコーダ基板１５の様相を撮像可能なカメラ１７と、を備える。【選択図】図１
2017106916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持し、グリースが封入される転がり軸受と、
前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、
該エンコーダ基板を検出する検出部と、
該エンコーダ基板の近傍に取り付けられ、前記エンコーダ基板の様相を撮像可能なカメラと、
を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
サーボモータ用であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンコーダ装置と、
前記カメラによって撮像された前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行し、前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する画像解析装置と、
を備えることを特徴とするエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
【請求項４】
前記カメラは、前記エンコーダ基板を撮像可能な円周上一箇所に取り付けられており、
前記画像解析装置は、前記白黒化処理された画像を分析することで、前記エンコーダ基板の汚染状況を解析し、
前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示することを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
【請求項５】
回転軸を回転可能に支持しグリースが封入される転がり軸受と、前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、を備えるエンコーダ装置と、
前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行し、前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する画像解析装置と、
を備えることを特徴とするエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
【請求項６】
前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示することを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
【請求項７】
ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持し、グリースが封入される転がり軸受と、
前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、
該エンコーダ基板を検出する検出部と、
前記エンコーダ基板の様相を撮像可能なカメラと、
を備えるエンコーダ装置のエンコーダ基板用汚染状況解析方法であって、
前記エンコーダ基板の様相を前記カメラによって撮像する工程と、
前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行する工程と、
前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する工程と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
【請求項８】
前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示する工程をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
【請求項９】
前記撮像工程は、前記エンコーダ基板の近傍で、前記エンコーダ基板を撮像可能な円周上一箇所に取り付けられる前記カメラによって行われることを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
【請求項１０】
前記撮像工程は、前記回転軸から取り外された前記エンコーダ基板を前記カメラによって撮像することを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ装置、エンコーダ基板用汚染状況解析システム及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータ等、フィードバック制御が必要な装置には位置検出用のエンコーダが必要である。このエンコーダの役割は、機械的な位置変化を電気信号に変えるものである。このエンコーダが正常に機能しない場合には、位置制御が出来なくなったり、電気信号にエラーが起きてしまうことがある。
特に、回転する装置に組み込まれるロータリエンコーダには、グリースが封入された軸受を使用することがしばしばあり、このグリースがエンコーダの位置制御を行うディスクに付着することで、位置制御機能の精度が落ち、回転の精度が落ちてしまう。
【０００３】
従来のエンコーダ装置としては、エンコーダ基板と軸受との隙間にエンコーダ基板と共に回転する保護板と、保護板の円周方向に配設され回転時に軸受より発生する油性物質ならびに粉塵を吸着する吸着物質を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
また、エンコーダ外部からの異物が付着し、不具合が発生する事を防止するため、回転板と固定板を覆う保護板に耐油性に優れたポリエチレンテレフタレートを使用し、回転板と固定板に樹脂保護を施している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５９７２号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンコーダ装置が取り付けられるサーボモータは過酷な環境で使用されることがあり、上記のような発塵に対する対策が行われる一方、どのような閾値にてエンコーダ基板が汚染され、エンコーダの位置制御機能が低下するかを事前に確認しておくことが必要である。
このため、従来では、エンコーダの検出器が検出する透過率や反射率によって、機能低下があるかどうかを確認していたが、この場合、温度や回転条件など、計測条件が制約されるため、他の手法での解析が望まれている。
また、特許文献２では、回転板と固定板に保護板を別途形成する必要があり、エンコーダ部品の製造に新たな工程が必要となる。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、計測条件に制約が少なく、エンコーダ基板の汚染状況を確認することが可能なエンコーダ装置、エンコーダ基板用汚染状況解析システム及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持し、グリースが封入される転がり軸受と、
前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、
該エンコーダ基板を検出する検出部と、
該エンコーダ基板の近傍に取り付けられ、前記エンコーダ基板の様相を撮像可能なカメラと、
を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
（２）  サーボモータ用であることを特徴とする（１）に記載のエンコーダ装置。
（３）  （１）又は（２）に記載のエンコーダ装置と、
前記カメラによって撮像された前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行し、前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する画像解析装置と、
を備えることを特徴とするエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
（４）  前記カメラは、前記エンコーダ基板を撮像可能な円周上一箇所に取り付けられており、
前記画像解析装置は、前記白黒化処理された画像を分析することで、前記エンコーダ基板の汚染状況を解析し、
前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示することを特徴とする（３）に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
（５）  回転軸を回転可能に支持しグリースが封入される転がり軸受と、前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、を備えるエンコーダ装置と、
前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行し、前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する画像解析装置と、
を備えることを特徴とするエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
（６）  前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示することを特徴とする（５）に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析システム。
（７）  ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持し、グリースが封入される転がり軸受と、
前記回転軸と共に回転するエンコーダ基板と、
該エンコーダ基板を検出する検出部と、
前記エンコーダ基板の様相を撮像可能なカメラと、
を備えるエンコーダ装置のエンコーダ基板用汚染状況解析方法であって、
前記エンコーダ基板の様相を前記カメラによって撮像する工程と、
前記エンコーダ基板の様相の画像に対して白黒化処理を実行する工程と、
前記エンコーダ基板における汚染状況を解析する工程と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
（８）  前記エンコーダ基板の解析結果に基づいて、異物の大きさと、その数量をグラフ表示する工程をさらに備えることを特徴とする（７）に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
（９）  前記撮像工程は、前記エンコーダ基板の近傍で、前記エンコーダ基板を撮像可能な円周上一箇所に取り付けられる前記カメラによって行われることを特徴とする（７）に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
（１０）  前記撮像工程は、前記回転軸から取り外された前記エンコーダ基板を前記カメラによって撮像することを特徴とする（７）に記載のエンコーダ基板用汚染状況解析方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエンコーダ装置、エンコーダ基板用汚染状況解析システム及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法によれば、計測条件に制約が少なく、エンコーダ基板の汚染状況を逐一検査することができ、エンコーダ装置の精度不良並びにエラーの予兆を事前に確認することができる。また、エンコーダ装置の精度不良及びエラーが起きる前に、エンコーダ基板の交換や修理に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンコーダ装置及びエンコーダ基板用汚染状況解析システムの断面図である。
【図２】カメラによって撮像されるエンコーダ基板を示す図である。
【図３】（ａ）は、転がり軸受に使用される非接触シール１３ａを示す図であり、（ｂ）は、転がり軸受に使用される接触シール１３ｂを示す図であり、（ｃ）は、転がり軸受に使用される他の接触シール１３ｃを示す図である。
【図４】図３（ａ）に示す非接触シール１３ａを用いた場合の、カメラによって撮像された観察写真を示す図である。
【図５】（ａ）は、図３（ａ）に示す非接触シール１３ａを用いた場合の、白黒化処理された画像を示す図であり、（ｂ）は、画像解析により、粒子サイズ毎の個数を測定したグラフである。
【図６】（ａ）は、図３（ｂ）に示す接触シール１３ｂを用いた場合の、白黒化処理された画像を示す図であり、（ｂ）は、画像解析により、粒子サイズ毎の個数を測定したグラフである。
【図７】（ａ）は、図３（ｃ）に示す他の接触シール１３ｃを用いた場合の、白黒化処理された画像を示す図であり、（ｂ）は、画像解析により、粒子サイズ毎の個数を測定したグラフである。
【図８】エンコーダ基板用汚染状況解析システムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るエンコーダ装置、エンコーダ基板用汚染状況解析システム及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態のエンコーダ装置１０は、サーボモータ用として適用される。エンコーダ装置１０は、ハウジング１１に対して回転軸１２を回転可能に支持し、グリースが封入される一対の転がり軸受１３と、回転軸１２の一端部に取り付けられ、回転軸１２と共に回転する円板状のエンコーダ基板１５と、エンコーダ基板１５の表裏面側で、ハウジング１１に取り付けられ、該エンコーダ基板１５を検出する検出部１６と、該エンコーダ基板１５の近傍でハウジング１１に取り付けられ、エンコーダ基板１５の様相を撮像可能なカメラ１７と、を備える。
【００１２】
エンコーダ基板１５としては、ガラス製、プラスチック製、金属製のものが用いられ、エンコーダ基板１５の表面（被検出面）に、パターンが設けられている。なお、エンコーダ基板１５は、主に透明であるが、スリットが入っているものや、スリットの代わりに黒色部を設けているものでもよい。
また、検出部１６は、例えば、回転軸１２の回転に応じて変調された光を検出する光学系によって組み立てられる。なお、光学系としては、ＬＥＤなどの発光体、固定マスク、受光素子等が含まれる。また、図１では、検出部１６は、透過率を測定するため、一方の検出部を発光部、他方の検出部を受光部としているが、反射率を測定する場合には、検出部は、１つのみで、発光／受光機能を備えるものであればよい。
カメラ１７は、エンコーダ基板を撮像可能な円周上一箇所に取り付けられている。
【００１３】
また、本実施形態では、このエンコーダ装置１０と、画像解析装置３０と、を備え、エンコーダ基板１５の汚染状況を逐一検査することができるエンコーダ基板用汚染状況解析システム２０が構成されている。
【００１４】
この画像解析装置３０は、パソコンなどのコンピュータによって構成され、カメラ１７によって撮像されたエンコーダ基板１５の様相の画像に対して白黒化処理を実行し、白黒化処理された画像を分析することで、エンコーダ基板１５における汚染状況、即ち、グリース飛散や蒸発などによる異物の付着具合を解析する。
【００１５】
さらに、画像解析装置３０は、エンコーダ基板１５の解析結果に基づいて、モニターなどに、異物の大きさと、その数量をグラフ表示する。
【００１６】
以下、エンコーダ装置のエンコーダ基板用汚染状況解析方法について説明する。
まず、エンコーダ装置１０の回転停止時において、エンコーダ基板１５の様相をカメラ１７によって撮像する。具体的には、カメラ１７は、図２に示すエンコーダ基板１５の領域Ａ（３ｍｍ×２ｍｍ）を撮像する。この３ｍｍ×２ｍｍの領域Ａを顕微鏡付きカメラ（例えば、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ  ＶＨＸ−５００）にて撮像する。
【００１７】
次に、画像解析装置３０は、カメラ１７で撮像された画像を取り込み、このエンコーダ基板１５の様相の画像に対して白黒化処理を実行する。
【００１８】
その後、白黒化処理された画像を分析することで、エンコーダ基板１５の汚染状況を解析し、エンコーダ基板１５の解析結果に基づいて、異物の大きさと、該粒子サイズ毎の数量をグラフ表示する。これにより、画像解析を用いて、エンコーダ基板１５の汚染状況を定量化測定することができる。
【００１９】
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）に示す転がり軸受１３のシール形状が異なる３つの実施例を用いて汚染状況の解析を行った。なお、各実施例における試験条件は、以下の通りである。また、白黒化処理、及び画像解析は、「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ」（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）にて行われた。
【００２０】
＜試験条件＞
試験軸受：深溝玉軸受（呼び番号６２０１）
グリース：ウレア系グリースを軸受内部空間容積の２０％封入
試験時間：１０００時間
回転数：８０００ｍｉｎ―１（一定回転）
試験温度：７０℃
【００２１】
図４は、図３（ａ）に示す非接触シール１３ａを用いた場合の、撮像されたエンコーダ基板上の領域Ａの粒子の飛散状態を表している。また、図５（ａ）は、図３（ａ）に示す非接触シール１３ａを用いた場合の、エンコーダ基板上の粒子の飛散状態を白黒化処理した画像であり、図５（ｂ）は、異物の大きさと、該粒子サイズ毎の数量を示すグラフである。
【００２２】
また、図６（ａ）は、図３（ｂ）に示す接触シール１３ｂを用いた場合の、エンコーダ基板上の粒子の飛散状態（図３（ａ）と同様に撮像されたもの、図示を省略した）を白黒化処理した画像であり、図６（ｂ）は、異物の大きさと、該粒子サイズ毎の数量を示すグラフである。
【００２３】
また、図７（ａ）は、図３（ｃ）に示す他の接触シール１３ｃを用いた場合の、エンコーダ基板上の粒子の飛散状態（図３（ａ）と同様に撮像されたもの、図示を省略した）を白黒化処理した画像であり、図７（ｂ）は、異物の大きさと、該粒子サイズ毎の数量を示すグラフである。
これらの各実施例から、接触シールに変更することで、エンコーダ基板１５のグリース付着量の大幅な低減が確認された。図３（ｂ）及び図３（ｃ）の接触シールでは、顕著な差は見られない結果であった。
【００２４】
したがって、本実施形態のエンコーダ装置１０、エンコーダ基板用汚染状況解析システム２０及びエンコーダ基板用汚染状況解析方法によれば、従来の透過率測定に比べて、計測条件に制約が少なく、エンコーダ基板１５の汚染状況を逐一検査することができ、エンコーダ装置１０の精度不良並びにエラーの予兆を事前に確認することができる。また、エンコーダ装置１０の精度不良及びエラーが起きる前に、エンコーダ基板１５の交換や修理に対応することが可能となる。
なお、本実施形態の汚染状況の解析は、エンコーダの種類が反射型のものでも、透過型のものでも、好適に利用することができる。
【００２５】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００２６】
例えば、本実施形態のエンコーダ装置１０にカメラ１７を取り付けて、エンコーダ基板の様相を撮像しているが、本発明の汚染状況解析方法は、これに限らず、例えば、エンコーダ基板１５を回転軸１２から取り外し、このエンコーダ基板１５をエンコーダ装置１０の外部に設けられたカメラを用いて撮像してもよい。この場合、エンコーダ基板１５を回転軸１２に対して着脱可能な構成としている。
ただし、上記実施形態のようなカメラ１７を備えたエンコーダ装置１０を用いることで、エンコーダ基板１５を取り外す必要がなく、より簡易に汚染状況を解析することができる。
【００２７】
また、図８に示すように、本発明のエンコーダ基板用汚染状況解析システム２０では、検出部１６が、メモリ４１を備えたコントローラ４０に接続される構成であってもよい。
【００２８】
また、本発明のエンコーダ装置は、本実施形態のサーボモータ用に限定されるものではなく、例えば、揺動モータ用であってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０    エンコーダ装置
１２    回転軸
１５    エンコーダ基板
１６    検出部
１７    カメラ
２０    エンコーダ基板用汚染状況解析システム
３０    画像解析装置
【図１】
2017106916.tif 000003
【図２】
2017106916.tif 000004
【図３】
2017106916.tif 000005
【図４】
2017106916.tif 000006
【図５】
2017106916.tif 000007
【図６】
2017106916.tif 000008
【図７】
2017106916.tif 000009
【図８】
2017106916.tif 000010