特許ウォッチ

公開番号2024148814
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062276
出願日2023-04-06
発明の名称計測装置及びアブソリュート角度特定方法
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人片山特許事務所,個人,個人
主分類G01D 5/245 20060101AFI20241010BHJP(測定;試験)
要約【課題】計測装置の部品点数を削減し、計測装置の消費電流を低下させる。
【解決手段】計測装置は、ロータリースケールに設けられ、ロータリースケールの回転軸回りに配置され、複数の第1のパターンが周方向に沿って配列された第1のスケール、ロータリースケールに設けられ、回転軸周りに配置され、複数の第2のパターンが周方向に沿って配列され、第1のスケールと異なる位置に形成された第2のスケール、回転軸回りに広がり、それぞれ第1のスケールと対向させて配置され、それぞれ第1のパターンを読み取る複数の第1パターン検出部、第2のスケールと対向させて配置され、第2のパターンを読み取る第2パターン検出部、第1パターン検出部の読み取り結果と第2パターン検出部の読み取り結果とに基づき、ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する演算部を備える。第2パターン検出部の数は、第1パターン検出部の数よりも少ない。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ロータリースケールに設けられ、当該ロータリースケールの回転軸回りに配置され、複数の第１のパターンが周方向に沿って配列されて形成された第１のスケールと、
前記ロータリースケールに設けられ、前記回転軸周りに配置され、複数の第２のパターンが周方向に沿って配列され、前記第１のスケールと異なる位置に形成された第２のスケールと、
前記回転軸回りに広がり、それぞれ前記第１のスケールと対向させて配置され、それぞれ前記第１のパターンを読み取る複数の第１パターン検出部と、
前記第２のスケールと対向させて配置され、前記第２のパターンを読み取る第２パターン検出部と、
前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第２パターン検出部の読み取り結果とに基づいて、前記ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する演算部と、
を備え、
前記第２パターン検出部の数は、前記第１パターン検出部の数よりも少ない、
計測装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第２パターン検出部の前記回転軸を中心とした周方向の位置は、前記複数の第１パターン検出部のうちのいずれかの前記回転軸を中心とした周方向の位置と一致している、
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記複数の第１パターン検出部のうち、前記回転軸を中心とした周方向の位置が前記第２パターン検出部の前記回転軸を中心とした周方向の位置と一致している前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第２パターン検出部の読み取り結果とに基づいて、前記ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する、
請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第１のパターンの数と、前記第２のパターンの数とは、異なっている請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記第２パターン検出部が読み取りを行う第１のタイミングと異なる第２のタイミングにおける前記第１パターン検出部の読み取り結果に基づいて、前記第１のタイミングにおける前記第１パターン検出部の仮想読み取り結果を算出し、
前記第１のタイミングにおける前記第２パターン検出部の読み取り結果と、前記仮想読み取り結果とに基づいて、
前記ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する、
請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記第１のタイミングよりもサンプリング間隔ΔＴだけ早い時刻に設定された前記第２のタイミングにおける前記第１パターン検出部の読み取り結果に、前記サンプリング間隔ΔＴに前記ロータリースケールの回転速度Ｖを乗じた値を加算して得られる値を前記仮想読み取り結果とする、
請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記第１のタイミングよりも早い時刻に設定された前記第２のタイミングにおける前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第１のタイミングよりも遅い時刻に設定された第３のタイミングにおける前記第１パターン検出部の読み取り結果との平均値を算出し、算出した前記平均値を前記仮想読み取り結果とする、
請求項５に記載の計測装置。
【請求項８】
前記複数の第１パターン検出部は、前記第１のパターンとの間のギャップの大きさに応じてそれぞれゲイン設定がされた、
請求項１に記載の計測装置。
【請求項９】
請求項１に記載の計測装置におけるアブソリュート角度の特定方法であって、
前記第１パターン検出部によって前記第１のパターンを読み取るとともに、前記第２パターン検出部によって前記第２のパターンを読み取る工程と、
前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第２パターン検出部の読み取り結果とに基づいて、前記ロータリースケールのアブソリュート角度を算出する工程と、
を含む、
アブソリュート角度の特定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本件は、計測装置及びアブソリュート角度特定方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特定の軸回りの回転角度を検出したり、回転速度を検出したりすることができる計測装置が知られている。このような計測装置はロータリーエンコーダを備えている。ロータリーエンコーダは、測定対象物の回転方向の機械的変位量をデジタル量に変換する位置センサである。ロータリーエンコーダは、複数のパターンが周方向に配列されたスケールと、このスケールと対向配置された検出部（検出ヘッド）を備えている。
【０００３】
ところで、測定対象物における現在の角度（アブソリュート角度）が直ちに判明すると便利であることから、これを可能とするアブソリュート型の絶対位置測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１における絶対位置測定装置は、スピンドルの位置をアブソリュート型で測定するために、スピンドルの回転に応じて２つの互いに周期が異なる位相信号を発信する位相信号発信手段を備える。ここで、位相信号発信手段は、第１ロータリーエンコーダと第２ロータリーエンコーダを備えている。また、ロータリーエンコーダの計測精度を向上させるために、円周上に複数の検出部を配置して、個々の検出部から得られたデータを平均化する方法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－３０４０５２号公報特
国際公開第２０１９／０３９３４４号
特開２００１－１２９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているように、多くの検出部を備えることで、精度よくアブソリュート角度を検出することができるようになる。
【０００６】
しかしながら、検出部の数が増すほど、計測装置の部品点数が増し、計測装置の消費電流も増加する。
【０００７】
１つの側面では、本発明は、計測装置の部品点数を削減し、計測装置の消費電流を低下させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、計測装置は、ロータリースケールに設けられ、当該ロータリースケールの回転軸回りに配置され、複数の第１のパターンが周方向に沿って配列されて形成された第１のスケールと、前記ロータリースケールに設けられ、前記回転軸周りに配置され、複数の第２のパターンが周方向に沿って配列され、前記第１のスケールと異なる位置に形成された第２のスケールと、前記回転軸回りに広がり、それぞれ前記第１のスケールと対向させて配置され、それぞれ前記第１のパターンを読み取る複数の第１パターン検出部と、前記第２のスケールと対向させて配置され、前記第２のパターンを読み取る第２パターン検出部と、前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第２パターン検出部の読み取り結果とに基づいて、前記ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する演算部と、を備え、前記第２パターン検出部の数は、前記第１パターン検出部の数よりも少ない態様とすることができる。
【０００９】
上記構成の計測装置において、前記第２パターン検出部の前記回転軸を中心とした周方向の位置は、前記複数の第１パターン検出部のうちのいずれかの前記回転軸を中心とした周方向の位置と一致している態様としてもよい。
【００１０】
また、上記構成の計測装置において、前記演算部は、前記複数の第１パターン検出部のうち、前記回転軸を中心とした周方向の位置が前記第２パターン検出部の前記回転軸を中心とした周方向の位置と一致している前記第１パターン検出部の読み取り結果と、前記第２パターン検出部の読み取り結果とに基づいて、前記ロータリースケールのアブソリュート角度を特定する構成とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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