特許 6911289 エンコーダ装置、回転情報取得方法、補正装置、駆動装置、及びロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6911289

(24)【登録日】2021年7月12日

(45)【発行日】2021年7月28日

(54)【発明の名称】エンコーダ装置、回転情報取得方法、補正装置、駆動装置、及びロボット装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20210715BHJP

   G01D 5/347 20060101ALI20210715BHJP

   G01B 21/22 20060101ALI20210715BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20210715BHJP

   G01B 11/26 20060101ALI20210715BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20210715BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 B

   G01D5/347 110M

   G01B21/22

   B25J19/02

   G01B11/26 Z

   G01B7/30 H

【請求項の数】16

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-125233(P2016-125233)

(22)【出願日】2016年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-227585(P2017-227585A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2019年5月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100134692

【弁理士】

【氏名又は名称】川村 武

(72)【発明者】

【氏名】武内 博史

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２４１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０３９２０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０３８２９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−６５５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−８７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−５７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２２３０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／３８

Ｂ２３Ｑ １／００−１／７６

Ｂ２５Ｊ １９／０２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４、

１１／２６、２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の回転軸に固定され、パターンが形成された回転部と、
前記パターンを検出する検出部と、
前記回転軸の支点間の長さ、及び前記支点間における前記回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、前記検出部により検出された前記回転軸の回転情報を補正する補正部と、を備える、エンコーダ装置。

【請求項2】

前記補正部は、前記回転軸の軸方向が水平方向から垂直方向までの任意の方向に関する情報を使って、前記回転軸の回転情報を補正する、請求項１に記載のエンコーダ装置。

【請求項3】

前記補正部は、前記回転軸の剛性及び前記回転軸の端部に生じるモーメントから前記回転軸の傾きを計算して、前記検出部に対する前記パターンの位置ずれ量に応じて前記回転情報を補正する、請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置。

【請求項4】

前記補正部は、前記位置ずれ量に応じた前記回転部の変動量に基づいて前記回転情報を補正する、請求項３に記載のエンコーダ装置。

【請求項5】

前記補正部は、前記回転軸に重さの異なる負荷を前記回転軸の軸方向と直交する方向にかけたときの前記回転軸の端部の傾きを測定して求めた前記回転軸の剛性から前記回転軸の傾きを計算する、請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ装置。

【請求項6】

前記補正部は、（モーメント＝−回転軸の重さ×回転軸の長さ／１２）で表される式で計算された前記回転軸の端部のモーメントから前記回転軸の傾きを計算する、請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ装置。

【請求項7】

前記補正部は、前記回転情報を補正するための補正値を記憶する記憶部を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。

【請求項8】

前記パターンは光学パターンであり、
前記検出部は、前記光学パターンによる反射光または透過光を検出する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。

【請求項9】

前記パターンは磁気パターンであり、
前記検出部は、前記磁気パターンによる磁場を検出する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。

【請求項10】

前記補正部は、前記回転軸の姿勢を制御する制御装置により供給される情報を用いて前記回転情報を補正する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。

【請求項11】

駆動装置の高速回転軸に固定された高速回転部に備えるパターンを検出部により検出する第１エンコーダ部と、前記高速回転軸に対して減速機を介して減速された低速回転軸に固定された低速回転部に備えるパターンを検出部により検出する第２エンコーダ部と、を備えるダブルエンコーダ装置であり、
前記補正部は、少なくとも前記低速回転軸の回転情報に対して補正する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。

【請求項12】

前記ダブルエンコーダ装置は、基端側の水平軸に回転可能に設けられたアームの先端側に配置され、
前記補正部は、前記アームを前記水平軸のまわりに一方向に回転させながら１以上の位置において取得した前記第１エンコーダ部の値と第２エンコーダ部の値との差を算出し、かつ、前記アームを前記一方向と反対方向に回転させながら１以上の位置において取得した前記第１エンコーダ部の値と第２エンコーダ部の値との差を算出し、それぞれの差から、重力負荷に応じて前記回転情報を補正する、請求項１１に記載のエンコーダ装置。

【請求項13】

測定対象の回転軸に固定される回転部に形成されたパターンを検出することと、
前記検出の結果を用いて、前記回転軸の回転情報を算出することと、
前記回転軸の支点間の長さ、及び前記支点間における前記回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、前記回転軸の回転情報を補正することと、を含む、回転情報取得方法。

【請求項14】

エンコーダ装置の検出部から出力される回転軸の回転情報に関して、前記回転軸の支点間の長さ、及び前記支点間における前記回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、前記回転軸の回転情報を補正する、補正装置。

【請求項15】

請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記回転軸に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の駆動装置を備えるロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンコーダ装置、回転情報取得方法、補正装置、駆動装置、及びロボット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転情報（回転位置情報という場合もある。）を検出するエンコーダ装置は、駆動装置（例えば、モータ装置）などの各種装置に搭載されている（例えば、下記特許文献１参照）。エンコーダ装置は、例えば、駆動装置の回転軸に設けられて回転する回転部を備え、この回転部のパターンからの光又は磁気を検出部により検出して回転情報を取得する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−３１５８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

エンコーダ装置は、回転情報を精度よく取得可能なことが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係るエンコーダ装置は、測定対象の回転軸に固定され、パターンが形成された回転部を備えてよい。エンコーダ装置は、パターンを検出する検出部を備えてよい。エンコーダ装置は、回転軸の支点間の長さ、及び支点間における回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、検出部により検出された回転軸の回転情報を補正する補正部を備えてよい。

【0006】

本発明の一態様に係る回転情報取得方法は、測定対象の回転軸に固定される回転部に形成されたパターンを検出することを含んでよい。回転情報取得方法は、検出の結果を用いて、回転軸の回転情報を算出することを含んでよい。回転情報取得方法は、回転軸の支点間の長さ、及び前記支点間における前記回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、前記回転軸の回転情報を補正することを含んでよい。

【0007】

本発明の一態様に係る補正装置は、エンコーダ装置の検出部から出力される回転軸の回転情報に関して、回転軸の支点間の長さ、及び支点間における回転軸の自重に基づくモーメントに基づいて、回転軸の回転情報を補正してよい。

【0008】

本発明の一態様に係る駆動装置は、前述のとおりのエンコーダ装置を備えてよい。駆動装置は、回転軸に駆動力を供給する駆動部を備えてよい。

【0009】

本発明の一態様に係るロボット装置は、前述のとおりの駆動装置を備えてよい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るエンコーダ装置を備えるロボット装置を示す図である。

【図2】第１実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。

【図3】回転部及び検出部を示す図である。

【図4】補正値の説明図である。

【図5】回転軸の剛性の測定方法及び測定結果の一例を示す図である。

【図6】回転軸に対する検出部の位置と検出部による検出の誤差の説明図である。

【図7】補正部による補正の説明図である。

【図8】エンコーダ装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。

【図10】第２実施形態に係るエンコーダ装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図11】実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。

【図12】実施形態に係るロボット装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面において、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現する。また、以下の各図に示すＸＹＺ座標系を適宜用いて方向を説明する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、適宜、図中の矢印の方向が＋方向（例、＋Ｘ方向）であり、その反対方向が−方向（例、−Ｘ方向）であるとする。

【0012】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るエンコーダ装置を備えるロボット装置を示す図であり、（Ａ）は−Ｘ方向から見た図、（Ｂ）は−Ｙ方向から見た図である。本実施形態のエンコーダ装置ＥＣは、例えば、図１に示すように、ロボット装置ＲＢＴ１に備えられる。

【0013】

まず、ロボット装置ＲＢＴ１について説明する。ロボット装置ＲＢＴ１は、支持部１と、第１アーム２（可動部）と、エンコーダ装置ＥＣ１と、第２アーム３と、エンコーダ装置ＥＣ２と、本実施形態のエンコーダ装置ＥＣと、を備える。

【0014】

支持部１は、例えば、第１アーム２を支持する。支持部１は、例えば、モータ、アクチュエータ等の駆動装置５に駆動され、鉛直方向（Ｚ方向）に平行な鉛直軸ＡＸ１を中心軸として回転する。駆動装置５の回転情報は、例えば、エンコーダ装置ＥＣ１に検出される。エンコーダ装置ＥＣ１の検出結果は、制御装置６に出力される。駆動装置５は、制御装置６に接続され、駆動装置５の駆動は制御装置６に制御される。

【0015】

第１アーム２は、例えば、モータ、アクチュエータ等の駆動装置７に駆動され、その基端側（−Ｚ方向の端側）のＸ方向に平行な水平軸ＡＸ２を中心軸として回転する。駆動装置７の回転情報は、例えば、筐体８に備えられるエンコーダ装置ＥＣ２に検出される。エンコーダ装置ＥＣ２の検出結果は、制御装置６に出力される。駆動装置７は、制御装置６に接続され、駆動装置７の駆動は制御装置６に制御される。

【0016】

第２アーム３は、例えば、第１アーム２の先端側（＋Ｚ方向の端側）に、第１アーム２に対して回転可能に接続される。第２アーム３は、第１アーム２の駆動により可動する。第２アーム３は、例えば、後に図２で説明する駆動部１４に駆動され、Ｘ方向に平行な水平軸ＡＸ３を中心軸として回転する。駆動部１４は、制御装置６に接続され、駆動部１４の駆動は、制御装置６に制御される。

【0017】

筐体１０は、例えば、第２アーム３の基端側（−Ｙ方向の端側）に設けられる。筐体１０は、第２アーム３の−Ｘ方向の端側に接続される。筐体１０は、例えば、Ｘ方向に延びる筒状であり、その内部に本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣと、第２アーム３を駆動する駆動部１４を収容する。筐体１０は、第１アーム２の駆動により可動する。

【0018】

次に、本実施形態のエンコーダ装置ＥＣを説明する。図２は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す−Ｙ方向から見た断面図である。エンコーダ装置ＥＣは、例えば、第１エンコーダ部１１と、第２エンコーダ部１２と、ＥＣ制御部１３を備えるダブルエンコーダ装置である。第１エンコーダ部１１及び第２エンコーダ部１２は、半負荷側に配置され、負荷等による汚染が防止される。

【0019】

第１エンコーダ部１１は、例えば、駆動部１４の高速回転軸１５（回転軸）の回転情報（回転位置情報）を検出する。駆動部１４は、例えば、モータ、アクチュエータ等である。第１エンコーダ部１１は、高速回転軸１５の−Ｘ方向の端部に配置される。駆動部１４は、高速回転軸１５と接続され、高速回転軸１５を回転駆動する。高速回転軸１５は、例えばモータのシャフト（回転子）である。高速回転軸１５は、例えば、Ｘ方向に延びる筒状である。高速回転軸１５は、例えば、その＋Ｘ方向の端部において軸受１６ａに支持され、−Ｘ方向の端部において軸受１６ｂに支持される。高速回転軸１５は、駆動部１４に駆動され、Ｘ方向に平行な軸ＡＸ３を中心軸として回転する。

【0020】

なお、回転情報は、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６（後に説明する））の回転の数を表す多回転情報、及び回転軸の１回転未満の角度位置（回転角）を表す角度位置情報を含む。多回転情報は、例えば、１回転、２回転というように回転の数を整数で表した情報でもよいし、３６０°、７２０°というように回転の数を角度（例、３６０°の整数倍）で表した情報でもよい。角度位置情報は、９０°、１２０°、２７０°といった情報であり、回転情報は、例えば、１回転と９０°（４５０°）というように、１回転未満の回転角と１回転以上の回転角とを区別可能な情報である。なお、回転情報、多回転情報、及び角度位置情報の少なくとも一つは、度（°）以外の次元（例、ラジアン）で表されてもよいし、その数値が２進数など（例、所定のビット数のデジタルデータ）で表されてもよい。

【0021】

第１エンコーダ部１１は、例えば、回転部１７ａ（高速回転部）と、検出部１８ａと、を備える。図３は、回転部及び検出部を示す図である。回転部１７ａは、例えば、円盤状の部材である。回転部１７ａは、例えば、＋Ｘ方向の面及び−Ｘ方向の面がＹＺ平面に平行な板状のものが用いられる。回転部１７ａは、高速回転軸１５（図２参照）に固定され、高速回転軸１５に対して垂直またはほぼ垂直に配置される。また、回転部１７ａの中心は、高速回転軸１５の中心軸ＡＸ３を通るように配置される。回転部１７ａの素材は、それぞれ、任意であり、例えば、金属、樹脂等により形成される。

【0022】

回転部１７ａは、パターン２０ａを備えている。パターン２０ａは、回転部１７ａの−Ｘ方向の面に円環状（リング状）に設けられる。パターン２０ａの中心は、例えば高速回転軸１５の中心にほぼ一致する。パターン２０ａは、同心円状に形成されるインクリメンタルパターン及びアブソリュートパターンの少なくとも一方を含む。パターン２０ａは、例えば光反射パターンであるが、これに限定するものではなく、光透過パターンであってもよい。

【0023】

検出部１８ａは、パターン２０ａを検出する。検出部１８ａは、例えば、回転部１７ａのうちパターン２０ａが形成された面に対向して配置される。検出部１８ａは、パターン２０ａに対して光を照射する光照射部（図示せず）と、パターン２０ａに照射されて反射した光を検出する受光部（図示せず）と、を有している。光照射部は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体光源を含む。光照射部は、発光ダイオード以外の固体光源（例、レーザダイオード）を含んでもよいし、ランプ光源を含んでもよい。受光部としては、例えば、フォトダイオードなどの光電素子（光電変換素子）などが用いられる。受光部は、パターン２０ａからの光を検出し、検出部１８ａは、第１エンコーダ制御部（第１ＥＣ制御部）３２に接続され、その検出結果として受光部の出力電圧を第１ＥＣ制御部３０に出力する。受光部は、例えば、受光した光の量に応じた電圧（以下、出力電圧という）を出力する。検出部１８ａは、例えば、その検出結果として、受光部の出力電圧を有線または無線を用いた通信によって第１ＥＣ制御部３０に出力する。

【0024】

図２の説明に戻り、高速回転軸１５は、例えば、その＋Ｘ方向において、減速機２２（変速機）と接続される。減速機２２は、例えば、高速回転軸１５の回転速度を減じて（変更して）出力する機械装置である。減速機２２は、例えば、円筒状のシャフト２３を介してトルク制限機構２４に接続される。高速回転軸１５の回転は、例えば、減速機２２により減速されて、トルク制限機構２４に伝達される。トルク制限機構２４は、出力するトルクを規制する。トルク制限機構２４は、例えば、第１部分２４ａと、第２部分２４ｂと、を備える。第１部分２４ａはトルク制限機構２４の入力部である。第２部分２４ｂはトルク制限機構２４の出力部である。シャフト２３は第１部分２４ａに接続される。第１部分２４ａは、第２部分２４ｂに規制したトルクを出力する。第２部分２４ｂは第２アーム３と接続され、第２部分２４ｂから出力されるトルクにより第２アーム３は駆動する。第２アーム３は、トルク制限機構２４により規制されたトルクで駆動されるため、必要以上のトルクで駆動される。また、第１部分２４ａには、低速回転軸２６の＋Ｘ方向の端部が接続される。

【0025】

低速回転軸２６（回転軸）は、シャフト２３の内部及び高速回転軸１５の内部に配置される。低速回転軸２６は、＋Ｘ方向の端部において軸受１６ｃに支持され、−Ｘ方向の端部において軸受１６ｄに支持される。低速回転軸２６は、高速回転軸１５と同軸に配置され、高速回転軸１５と同様に軸ＡＸ３を回転中心として回転する。低速回転軸２６は、第１部分２４ａの駆動力が伝達される。低速回転軸２６は、高速回転軸１５に対して減速機２２を介して減速される。低速回転軸２６は、第２エンコーダ部１２に接続される。

【0026】

第２エンコーダ部１２は、例えば、低速回転軸２６の−Ｘ方向の端部に配置される。第２エンコーダ部１２は、例えば、回転部１７ｂ（低速回転部）と、検出部１８ｂと、軸部１９ｂと、を備える。回転部１７ｂは、Ｘ方向と平行な方向に延びる軸部１９ｂに固定される。軸部１９ｂの中心は、低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３を通るように配置される。回転部１７ｂは、軸部１９ｂを介して、低速回転軸２６に固定され、低速回転軸２６に対して垂直またはほぼ垂直に配置される。回転部１７ｂは、図３に示す回転部１７ａと同様であり、図３に示すパターン２０ａと同様のパターン２０ｂを有する。検出部１８ｂは、図３に示す検出部１８ａと同様であり、パターン２０ｂを検出する。第２エンコーダ部１２は、例えば、低速回転軸２６に軸部１９ｂを介して固定された回転部１７ｂに備えるパターン２０ｂを検出部１８ｂにより検出する。第２エンコーダ部１２は、低速回転軸２６の回転情報を検出する。検出部１８ｂは、第２ＥＣ制御部３１に接続され、その検出結果として受光部の出力電圧を第２ＥＣ制御部３１に出力する。なお、第２エンコーダ部１２は、軸部１９ｂを備えなくてもよい。例えば、回転部１７ｂは、軸部１９ｂ以外の接続機構により、低速回転軸２６に接続されてもよい。

【0027】

ＥＣ制御部１３は、第１ＥＣ制御部３０と、第２ＥＣ制御部３１と、補正部３２と、を備える。第１ＥＣ制御部３０は、検出部１８ａの検出結果を用いて、高速回転軸１５の回転情報を算出する。第１ＥＣ制御部３０は、第１回転情報算出部３４を備える。第１回転情報算出部３４は、例えば、信号処理回路（図示せず）を含み、この信号処理回路は、受光部の出力電圧を適宜増幅し、Ａ／Ｄ変換する。第１回転情報算出部３４は、受光部の出力電圧をデジタル形式に変換した電気信号に基づいて、高速回転軸１５の回転情報（例、角度位置情報）を算出する。第２ＥＣ制御部３１は、第２回転情報算出部３５を備える。第２回転情報算出部３５は、第１回転情報算出部３４と同様である。第２回転情報算出部３５は、例えば、検出部１８ｂの受光部の出力電圧に基づいて、低速回転軸２６の回転情報（角度位置）を算出する。ＥＣ制御部１３は、例えば、第２回転情報算出部３５が算出した回転情報を用いて、高速回転軸１５の多回転情報を算出する。ＥＣ制御部１３は、例えば、回転情報として、高速回転軸１５の多回転情報と角度位置情報とを合成した情報を算出（生成）する。第１回転情報算出部３４及び第２回転情報算出部３５は、それぞれ、個別に、補正部３２と接続される。なお、補正部３２は、第１回転情報算出部３４及び第２回転情報算出部３５のそれぞれに個別に設けられてもよい。

【0028】

ところで、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）は、回転軸の状態、例えば、回転軸の姿勢によっては、自重による変形（たわみ）が生じる場合がある。また、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）は、第１アーム２（可動部）の可動状態によっては、回転軸に加速度による荷重が生じ、変形が生じる場合がある。回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）に変形が生じる場合、回転部（回転部１７ａ、回転部１７ｂ）の位置ずれ（例、回転軸に対する傾きの変化）が生じ、その結果、検出部（検出部１８ａ、検出部１８ｂ）の検出結果から得られる（（第１回転情報算出部３４、第２回転情報算出部３５）が算出する）回転情報に誤差が生じる。本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、上記のような回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の変形による回転情報の誤差を、補正部３２により補正することができる。

【0029】

例えば、上記のような回転軸の変形による回転情報の誤差は、回転軸の状態に応じて異なる。補正部３２は、例えば、上記した回転軸の状態に関する状態情報に基づいて、検出部（検出部１８ａ、検出部１８ｂ）により検出された回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の回転情報を補正する。回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の状態情報は、例えば、回転軸の位置（例、回転軸の水平面に対する傾き）を示す姿勢情報、第１アーム２（可動部）による回転軸の運動状態（例、第１アーム２（可動部）の可動により回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）が可動する速度、加速度）を含む。

【0030】

補正部３２は、例えば、テーブルデータで表される補正値、あるいは数式で算出される補正値を用いて、回転情報算出部（第１回転情報算出部３４、第２回転情報算出部３５）が算出した回転情報を補正する。補正値は、例えば、物理学的理論（例、梁理論）に基づく理論値、実験値、有限要素法（ＦＥＭ）、有限要素解析（ＦＥＡ）等を用いたシミュレーションによる解析値等により設定可能である。

【0031】

補正部３２は、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転情報を補正する。回転情報の補正に用いられる補正値は、例えば、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて設定される。補正値は、例えば、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の端部のモーメントに基づいて設定される。

【0032】

図４は、補正値の説明図であり、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の中心軸ＡＸ３が水平方向と平行である条件下で、回転軸を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントを示す図である。図４は、図２に示す低速回転軸２６を梁３８と仮定し、また、梁３８の両端を固定する部分（部分３９ａ、部分３９ｂ）を、それぞれ、図２に示す軸受１６ｄ、軸受１６ｃと仮定した場合を示す。

【0033】

まず、図４を参照して、低速回転軸２６が水平方向と平行である場合に低速回転軸２６に作用するモーメントについて説明する。低速回転軸２６の軸受１６ｄから軸受１６ｃまでの長さをｌ（ｍｍ）とし、軸受１６ｄから軸受１６ｃまでの低速回転軸２６の重さ（全荷重）をＷ（Ｎ）とし、軸受１６ｄから軸受１６ｃまでの低速回転軸２６に渡って単位長さあたりｗ（Ｎ／ｍｍ）の等分布荷重がかけられているとする場合、これらの関係は、下記の式（１）で表される。Ｗ（Ｎ）は、例えば、低速回転軸２６の体積及び比重から算出できる。

【0034】

【数1】

【0035】

また、固定端ＡにおけるモーメントＭＡ、及び固定端ＢにおけるモーメントＭＢは、下記の式（２）で表される。

【0036】

【数2】

【0037】

また、低速回転軸２６の軸受１６ｄから軸受１６ｃまでの部分の中央部分の断面ＣにおけるたわみδＣ（ｍｍ）は、低速回転軸２６においてたわみが最大の部分である。断面２次モーメントをＩ（ｍｍ^４）、縦弾性係数をＥ（Ｎ／ｍｍ^２）としたとき、たわみδＣは下記の式（３）で表される。

【0038】

【数3】

【0039】

なお、断面２次モーメントは、材料固有の値であり、材料の形状情報により算出することができる。例えば、低速回転軸２６の断面が直径ｄの円である場合、断面２次モーメントＩは、Ｉ＝πｄ^４／４で表される。また、縦弾性係数は、材料固有の値であり、例えば、低速回転軸２６に対して軸方向の引張の応力をかけ、低速回転軸２６の軸方向のひずみが生じた場合、縦弾性係数は、軸方向の引張の応力を軸の方向のひずみで除することにより算出することができる。なお、補正部３２は、上記の式（３）を用いなくても、補正値を算出することができる。

【0040】

補正部３２は、例えば、位置ずれ量に応じた回転部１７ｂの変動量に基づいて、検出部１８ｂにより検出された低速回転軸２６の回転情報を補正する。例えば、補正部３２は、回転軸の剛性及び低速回転軸２６の端部に生じるモーメントから変形による回転軸の傾きを計算して、検出部１８ｂに対するパターン１２ｂの位置ずれ量に応じて、第２回転情報算出部３５により算出された低速回転軸２６の回転情報を補正する。

【0041】

回転軸の剛性（例、横弾性係数）は、例えば、軸方向と直交する方向の応力を、軸方向と直交する方向のひずみで除することにより算出される。例えば、回転軸の剛性は、回転軸に重さの異なる負荷を回転軸の軸方向と直交する方向にかけたときの回転軸の端部の傾きを測定して求めることができる。この測定方法の例を上方から見た図を図５（Ａ）に示す。なお、回転軸の剛性および回転軸の端部の傾きの測定方法は、以下に説明する測定方法に限定されず任意である。

【0042】

図５（Ａ）に示す測定方法の例では、回転軸の剛性として、軸部１９ｂの剛性を測定する。例えば、本測定方法では、例えば、図２に示す第２エンコーダ部１２の回転部１７ｂおよび軸部１９ｂを、低速回転軸２６から取り外したものを用いる。まず、回転部１７ｂのパターン２０ｂを有する面に、ミラーＭを固定する。ミラーＭは平面状であり、回転部１７ｂのパターン２０ｂを有する面に固定される。続いて、回転部１７ｂおよび軸部１９ｂを支持する筐体２７を固定装置Ｚで固定する。続いて、軸部１９ｂに重りＷを載せて、下方向の負荷を軸部１９ｂにかける。続いて、コリメータＣＭによりミラーＭの傾きを測定することにより、軸部１９ｂの傾きを測定する。この測定を、重りＷの重さを変えて複数回行い、複数の異なる負荷をかけたときの軸部１９ｂの傾きを測定する。図５（Ｂ）に、この測定結果の一例を示す。なお、図５（Ｂ）において、縦軸は、変形による軸部１９ｂの傾きを示し、横軸は軸部１９ｂにかけた負荷をラジアルモーメント（Ｎ・ｍｍ）で表した値を示す。図５（Ｂ）に示すラジアルモーメントの値に対する軸部１９ｂの傾きを表す直線の傾き（例、０．１４２４（Ｎ・ｍｍ／ａｒｃ−ｓｅｃ））は、軸部１９ｂの剛性を意味する。異なる重さの負荷をかけた場合においても、グラフは高い直線性を有し、測定された軸部１９ｂの剛性は高い精度であることが確認される。なお、補正部３２は、予め求められた回転軸（軸部１９ｂ）の剛性を用いてもよいし、回転軸の剛性を計算により算出してもよい。

【0043】

モーメントによる変形に伴う低速回転軸２６の端部の傾き（軸部１９ｂの傾き）θ１は、例えば、軸剛性Ｇ（ａｒｃ−ｓｅｃ／Ｎ・ｍｍ）としたときに、下記の式（４）で表される。なお、補正部３２は、予め求められた回転軸（軸部１９ｂ、低速回転軸２６）の傾きを用いてもよいし、回転軸の傾きを算出してもよい。

【0044】

【数4】

【0045】

検出部１８ｂに対するパターン１２の位置ずれ量Ｘ（ｍｍ）は、例えば、軸受１６ｄのＸ方向と平行な方向における中央部分から、回転部１７ｂの−Ｘ方向の端面までの距離をＬ１（図１参照）としたとき、下記の式（５）で表される。

【0046】

【数5】

【0047】

また、検出部１８ｂに対するパターン１２ｂの位置ずれ量Ｘ（ｍｍ）のとき、検出部１８ｂの検出結果に含まれる低速回転軸２６の変形による誤差（以下、変形による誤差という）θ２（ａｒｃ−ｓｅｃ）は、例えば、パターン１２ｂの半径（各パターン１２ｂの中心部分と回転部１７ｂの中心との距離）をＲとしたとき、下記の式（６）で表される。

【0048】

【数6】

【0049】

なお、低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３が鉛直方向と平行である場合、中心軸ＡＸ３に対して、水平方向に平行な軸周りのモーメントが生じないため、上記した変形による回転軸９の傾きは０になり、例えば、エンコーダ装置ＥＣが検出する低速回転軸２６の上記の変形による誤差も０になる。

【0050】

上記の算出方法によれば、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の変形による誤差を簡便に算出できる。上記算出方法（式（１）〜式（６））を用いた計算例を下記の表１に示す。

【0051】

【表1】

【0052】

なお、表１に示した結果が得られたものと同じエンコーダ装置ＥＣにおいて、変形による誤差（表１のθ２）を２回実測したところ、６（ＬＳＢ／２０ｂｉｔ）、８（ＬＳＢ／２０ｂｉｔ）であった。表１に示す誤差θ２である７．１（ａｒｃ−ｓｅｃ）は、換算すると５．７（ＬＳＢ／２０ｂｉｔ）である。このように、上記算出方法により求められる変形による誤差は、実測値に近い値であり、精度が高い値であることが確認される。なお、「ＬＳＢ／２０ｂｉｔ」は、回転部の０〜３６０°の角度位置分解能が２０ｂｉｔのときの値を意味する。

【0053】

なお、図４、図５、及び式１から式６等では、低速回転軸２６の補正値について説明したが、高速回転軸１５等の回転軸の補正値も、上記した低速回転軸２６の補正値と同様に算出できる。

【0054】

ところで、エンコーダ装置ＥＣにおいて、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）に対する検出部（検出部１８ａ、検出部１８ｂ）の位置の違いにより、変形による誤差は、変化する。図６は、回転軸に対する検出部の位置と検出部による検出の誤差の説明図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ２に対して側方の部分に設けられる例を示し、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）は、検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３に対して上方あるいは下方の部分に設けられる例を示す。表２には、実測値を示す。なお、低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３が鉛直方向の場合も対象として実測を行った。

【0055】

【表2】

【0056】

例えば、図２に示したように低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３が水平方向に位置する場合、低速回転軸２６は、自重により下方（−Ｚ方向）にたわむことにより、検出部１８ｂに対するパターン１２ｂの位置ずれは、Ｚ方向に生じる。これにより、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３に対して上方あるいは下方に設けられる場合と、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３に対して側方の部分に設けられる場合とで、検出部１８ｂに対するパターン１２ｂの位置ずれ量が異なり、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示す検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３に対して上方あるいは下方に設けられる場合の方が、検出部１８ｂに対するパターン１２の位置ずれ量が小さくなる。したがって、エンコーダ装置ＥＣにおいて、低速回転軸２６に対する検出部１８ｂの位置は、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように検出部１８ｂが低速回転軸２６の中心軸ＡＸ３に対して上方あるいは下方に設けられる場合、低速回転軸２６の自重による誤差を少なくすることができる。なお、図６及び表２には、低速回転軸２６及び検出部２ｂの例を示すが、高速回転軸１５と検出部２ａにおいても、低速回転軸２６及び検出部２ｂの例と同様である。

【0057】

なお、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の中心軸ＡＸ３が水平方向に対して角度αに位置する場合においても、変形による誤差は、例えば、上記算出方法を適用、応用することにより、理論的に算出される。また、可動部（第１アーム２）が所定の加速度で可動し回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）に所定の負荷（荷重）がかかる場合、変形による誤差は、上記算出方法を適用、応用して、例えば、分布荷重に加速度による負荷を加味することで、理論的に算出される。なお、これらの場合における変形による誤差は、上記したように、実験による測定値、あるいはシミュレーションによる算出値により設定してもよい。

【0058】

補正部３２は、第１回転情報算出部３４により算出される高速回転軸１５の回転情報、及び第２回転情報算出部３５により算出される低速回転軸２６の回転情報に対して補正する。補正部３２は、例えば、高速回転軸１５の状態に関する状態情報に基づいて、第１回転情報算出部３４により算出された低速回転軸２６の回転情報を補正する。補正部３２は、高速回転軸１５を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転情報を補正する。補正部３２は、例えば、低速回転軸２６の状態に関する状態情報に基づいて、第２回転情報算出部３５により算出された低速回転軸２６の回転情報を補正する。補正部３２は、低速回転軸２６を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転情報を補正する。なお、補正部３２は、少なくとも低速回転軸２６の回転情報に対して補正を行えばよく、例えば、補正部３２は、高速回転軸１５の補正を行わなくてもよい。補正部３２が低速回転軸２６の回転情報に対して補正を行う場合、精度よく負荷（第２アーム３）を制御することができる。

【0059】

補正部３２は、例えば、記憶部３７を備える。記憶部３７は、例えば、回転情報を補正するための補正値を記憶する。記憶部３７は、例えば、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の状態情報に対応する補正値が記憶される。例えば、補正部３２は、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の状態情報に対応する補正値を記憶部３７から読みだし、読みだした補正値を使って、高速回転軸１５あるいは低速回転軸２６の回転情報を補正する。

【0060】

また、補正部３２は、例えば、第１アーム２を水平軸ＡＸ２（図１参照）まわりに一方向に回転させながら１以上の位置において取得した第１エンコーダ部１１の値と第２エンコーダ部１２の値との差（以下、「差Ａ」という。）を算出し、かつ、第１アーム２を一方向と反対方向に回転させながら１以上の位置において取得した第１エンコーダ部１１の値と第２エンコーダ部１２の値との差（以下、「差Ｂ」という。）を算出し、それぞれの差（以下、「差Ｃ」という。）から、重力負荷に応じて回転情報を補正する。補正部３２は、例えば、１つの位置で算出した上記差Ａと１つの位置で算出した差Ｂとを用いて、差Ｃを算出する場合、例えば、補正部３２は、第１アーム２の位置が同じ位置において算出した差Ａと差Ｂとを用いて差Ｃを算出する。例えば、この場合、補正部３２は、差Ｃを、差Ａと差Ｂとの差から算出する。補正部３２が算出する差Ａ、差Ｂ及び差Ｃは、例えば、回転情報を補正する補正値である。なお、補正部３２が、複数の位置において算出した差Ａ、あるいは、複数の位置において算出した差Ｂを用いて差Ｃを算出する場合、差Ａを算出する第１アーム２の位置と差Ｂを算出する第１アーム２の位置とが異なっていてもよい。このような場合等において、例えば、補正部３２は、第１アーム２の各まわり方向の各位置における差Ａおよび差Ｂに相当する値を、取得した差Ａおよび差Ｂに基づいて、計算により求めて差Ｃを得てもよい。

【0061】

例えば、第１アーム２が水平軸ＡＸ２周りで且つ上方向（＋Ｚ方向）に回転する場合、高速回転軸１５及び低速回転軸２６には、下方向の重力に加えて、第１アーム２の加速度に応じた上方向の荷重がかかる。一方、第１アーム２が水平軸ＡＸ２周りで且つ下方向（−Ｚ方向）に回転する場合、高速回転軸１５及び低速回転軸２６には、下方向の重力に加えて、第１アーム２の加速度に応じた下方向の荷重がかかる。このため、例えば、図７に示すように第１アーム２が同じ位置に位置していても、第１アーム２の回転方向により、高速回転軸１５及び低速回転軸２６にかかる荷重が異なる。この場合、第１アーム２が同じ位置に位置していても第１アーム２の回転方向により、高速回転軸１５及び低速回転軸２６のそれぞれの回転情報の誤差も異なる。本実施形態の補正部３２は、このような回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、回転情報を補正する。なお、補正部３２が、上記した回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、回転情報を補正するか否かは任意である。

【0062】

図２の説明に戻り、ＥＣ制御部１３は、例えば、第１アーム２の駆動を制御する制御装置６と有線または無線により通信可能に接続される。制御装置６は、例えば、ＥＣ制御部１３に第１アーム２の状態情報を出力する。例えば、制御装置６は、第１アーム２を駆動する駆動装置７によって回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）を目標位置に移動させる際に、その目標位置（例、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の姿勢、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）と水平方向との角度をＥＣ制御部１３に供給する。補正部３２は、例えば、制御装置６から供給された目標位置（状態情報）を用いて、高速回転軸１５の回転情報及び低速回転軸２６の回転情報を補正する。

【0063】

また、補正部３２は、例えば、上記した回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、高速回転軸１５の回転情報及び低速回転軸２６の回転情報を補正する。なお、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の姿勢に関する状態情報は、制御装置６により供給されることに限定されず、例えば、第１アーム２の位置、速度、加速度を検出するセンサ等により供給されてもよい。ＥＣ制御部１３は、例えば、補正部３２により補正された高速回転軸１５の角度位置情報と、補正部３２により補正された低速回転軸２６の角度位置情報と、を使って高速回転軸１５の多回転情報を算出する。ＥＣ制御部１３は、算出した高速回転軸１５の多回転情報と角度位置情報とを合成し、回転情報を算出する。駆動部１４の制御部（例、サーボアンプ）は、ＥＣ制御部１３と通信可能に接続され、ＥＣ制御部１３からの回転情報を用いて高速回転軸１５の回転を制御する。

【0064】

次に、第１実施形態のエンコーダ装置ＥＣの動作に基づいて、第１実施形態に係る回転情報取得方法について説明する。図８は、エンコーダ装置ＥＣの動作の一例を示すフローチャートである。

【0065】

ステップＳ１において、検出部１８ａは、高速回転軸１５に固定される回転部１７ａに形成されたパターン２０ａを検出する。ステップＳ２において、検出部１８ｂは、低速回転軸２６に固定される回転部１７ｂに形成されたパターン２０ｂを検出する。ステップＳ１とステップＳ２とは平行して行われる。

【0066】

ステップＳ３において、第１回転情報算出部３４は、検出部１８ａの検出結果を用いて高速回転軸１５の角度位置情報を算出する。ステップＳ４において、第２回転情報算出部３５は、検出部１８ｂの検出結果を用いて低速回転軸２６の角度位置情報を算出する。ステップＳ３とステップＳ４とは平行して行われる。

【0067】

ステップＳ５において、補正部３２は、高速回転軸１５を等分布荷重の両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、第１回転情報算出部３４が算出した高速回転軸１５の角度位置情報を補正する。また、補正部３２は、上記した回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、高速回転軸１５の角度位置情報を補正する。なお、補正部３２が回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、高速回転軸１５の角度位置情報を補正するか否かは任意である。

【0068】

ステップＳ６において、補正部３２は、低速回転軸２６を等分布荷重の両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、第２回転情報算出部３５が算出した低速回転軸２６の角度位置情報を補正する。また、補正部３２は、上記した回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、低速回転軸２６の角度位置情報を補正する。なお、補正部３２が上記した回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、低速回転軸２６の角度位置情報を補正するか否かは任意である。ステップＳ５とステップＳ６は、平行して行われる。

【0069】

ステップＳ７において、ＥＣ制御部１３は、補正部３２により補正された高速回転軸１５の角度位置情報と、補正部３２により補正された低速回転軸２６の角度位置情報と、を使って高速回転軸１５の多回転情報を算出する。

【0070】

ステップＳ８において、ＥＣ制御部１３は、算出した高速回転軸１５の多回転情報と高速回転軸１５の角度位置情報とを合成する。これにより、ＥＣ制御部１３は、高速回転軸１５の回転情報を算出する。なお、ＥＣ制御部１３は、低速回転軸２６の多回転情報を含む回転情報を算出してもよい。

【0071】

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣ、及び回転情報取得方法は、検出部（検出部１８ａ、検出部１８ｂ）の検出結果を用いて算出した回転情報について、回転軸（高速回転軸１５、低速回転軸２６）の状態に応じて生じる誤差を補正部３２によって精度よく補正することができる。以上のように、第１実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣ、及び回転情報取得方法は、回転情報を精度よく取得可能である。

【0072】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

【0073】

図９は、第２実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの一例を示す−Ｙ方向から見た断面図である。本実施形態のエンコーダ装置ＥＣは、回転部１７と、検出部１８と、軸部１９と、エンコーダ制御部（ＥＣ制御部）１３と、を備えている。エンコーダ装置ＥＣは、例えば、ロボット装置のアームなどの可動部４０に設けられる駆動部１４の回転情報を検出する。可動部４０は、例えば、駆動装置４２の駆動により、Ｙ方向と平行な軸ＡＸ４を中心軸として回転する。駆動装置４２は、例えば、モータ、アクチュエータ等である。駆動装置４２は、例えば、制御装置４３により駆動が制御される。エンコーダ装置ＥＣは、駆動部１４の回転情報を、例えば可動部４０の姿勢、加速度等の状態に応じて補正する。

【0074】

エンコーダ装置ＥＣは、駆動部１４の回転軸４５の回転情報（回転位置情報）を検出する。回転軸４５は、例えばモータのシャフト（回転子）であるが、負荷に接続される作用軸（出力軸）でもよい。作用軸は、例えば、モータのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続される。回転軸４５は、例えば、可動部４０に設けられる軸受１６ｆ及び軸受１６ｇにより支持され、中心軸ＡＸ５（回転中心軸）を中心として回転する。

【0075】

回転部１７は、Ｘ方向と平行な方向に延びる軸部１９に固定される。軸部１９は、第１実施形態の軸部１９ｂと同様の構成である。回転部１７は、例えばモータ等の駆動部１４の回転軸４５の反負荷側に、軸部１９を介して固定される。反負荷側は、回転軸４５のうち駆動部１４の回転軸４５によって駆動される回転対象物が接続される側とは反対側である。回転部１７が反負荷側に配置される場合、回転対象物がある負荷等などからの汚れ（例、油）が回転部１７まで飛散して付着することが抑制される。

【0076】

回転部１７は、第１実施形態の回転部１７ａと同様の構成であり、パターン２０を備えている。検出部１８は、第１実施形態の検出部１８ａと同様の構成であり、パターン２０を検出する。検出部１８は、その検出結果に相当する電気信号をＥＣ制御部１３に供給する。検出部１８は、例えば、その検出結果として、受光部の出力電圧を有線または無線を用いた通信によってＥＣ制御部１３に出力する。

【0077】

ＥＣ制御部１３は、例えば、回転情報算出部４７と、補正部３２と、を備える。回転情報算出部４７は、第１実施形態の第１回転情報算出部３４と同様である。回転情報算出部４７は、検出部１８の検出結果を用いて、回転軸４５の回転情報を算出する。回転情報算出部４７は、受光部の出力電圧をデジタル形式に変換した電気信号に基づいて、回転軸４５の回転情報（例、角度位置情報）を算出する。

【0078】

補正部３２は、第１実施形態と同様に、回転軸４５の変形による回転情報の誤差を、補正部３２により補正する。補正部３２は、例えば、上記した回転軸４５の状態に関する状態情報に基づいて、検出部１８により検出された回転軸４５の回転情報を補正する。回転軸４５の状態情報は、例えば、回転軸４５の位置（例、回転軸４５の水平面に対する傾き）を示す姿勢情報、可動部４０による回転軸４５の運動状態（例、可動部４０の可動により回転軸４５が可動する速度、加速度）を含む。

【0079】

補正部３２は、第１実施形態と同様に、回転軸４５を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転情報を補正する。回転情報の補正に用いられる補正値は、例えば、回転軸４５を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて設定される。補正値は、例えば、回転軸４５の端部のモーメントに基づいて設定される。

【0080】

回転軸４５の中心軸ＡＸ５が水平方向に対して角度αに位置する場合においても、変形による誤差は、例えば、第１実施形態で説明した式１から式１１による算出方法を適用、応用することにより、理論的に算出される。また、可動部４０が所定の加速度で可動し回転軸４５に所定の負荷（荷重）がかかる場合、変形による誤差は、上記算出方法を適用、応用して、例えば、分布荷重に加速度による負荷を加味することで、理論的に算出される。なお、これらの場合における変形による誤差は、上記したように、実験による測定値、あるいはシミュレーションによる算出値により設定してもよい。

【0081】

補正部３２は、例えば、検出部１８の検出結果から算出される回転情報を補正する。補正部３２は、例えば、上記のような、回転軸４５の状態情報に対応する補正値により、回転情報算出部４７が算出した回転情報を補正する。補正部３２は、例えば、回転部１７が取り付けられた位置における回転軸４５の傾きに対応する補正値により、回転情報算出部４７が算出した回転情報を補正する。補正部３２は、回転軸４５の中心軸ＡＸ５が水平方向から垂直方向（鉛直方向）までの任意の方向において、回転軸４５の回転情報を補正する。例えば、補正部３２は、回転軸４５の方向と水平方向との角度、あるいは回転軸４５の方向と鉛直方向との角度に応じて、回転軸４５の回転情報を補正する。これにより、回転軸４５が水平方向から鉛直方向まで傾く場合でも、回転軸４５の傾きにより変化する回転軸４５の自重による回転情報の誤差を精度よく補正することができる。

【0082】

また、補正部３２は、例えば、可動部４０を中心軸ＡＸ４まわりに一方向に回転させながら１以上の位置において取得した駆動部１４の回転情報を算出し（以下、「回転情報Ａ」という。）、かつ、可動部４０を一方向と反対方向に回転させながら１以上の位置において取得した駆動部１４の回転情報を算出し（以下、「回転情報Ｂ」という。）、それぞれの差から、重力負荷に応じて回転情報を補正してもよい。これにより、補正部３２は、回転軸にかかる加速度による荷重に応じて、回転情報を補正することができる。補正部３２は、例えば、１つの位置で算出した上記回転情報Ａと１つの位置で算出した回転情報Ａとを用いて、回転情報を補正する場合、例えば、補正部３２は、可動部４０の位置が同じ位置において算出した回転情報Ａと回転情報Ｂとを用いて回転情報を補正する。例えば、この場合、補正部３２は、回転情報Ａと回転情報Ｂとの差から補正値を算出し、回転情報を補正する。なお、補正部３２が、複数の位置において算出した回転情報Ａ、あるいは、複数の位置において算出した回転情報Ｂを用いて回転情報を補正する場合、回転情報Ａを算出する可動部４０の位置と回転情報Ｂを算出する可動部４０の位置とが異なっていてもよい。このような場合等において、例えば、補正部３２は、可動部４０の各まわり方向の各位置における補正値あるいは回転情報を、取得した回転情報Ａおよび回転情報Ｂに基づいて、計算により求めてもよい。

【0083】

補正部３２は、第１実施形態と同様に、記憶部３７を備える。記憶部３７は、例えば、補正部３２による補正処理に用いられる補正値を、関数（例、テーブルデータ、数式）の形式で記憶する。記憶部３７は、例えば、回転軸４５の状態情報に対応する補正値を記憶する。例えば、補正部３２は、回転軸４５の状態情報に対応する補正値を記憶部３７から読みだし、読みだした補正値を使って回転情報を補正する。なお、補正部３２は、記憶部３７を備えてもよいし、記憶部３７を備えなくてもよい。

【0084】

ＥＣ制御部１３は、例えば、可動部４０の姿勢を制御する制御装置４３と有線または無線により通信可能に接続される。制御装置４３は、例えば、ＥＣ制御部１３に可動部４０の状態情報を出力する。補正部３２は、例えば、制御装置４３から出力された可動部４０の状態情報を用いて、回転情報を補正する。例えば、制御装置４３は、図９の駆動装置４２によって回転軸４５を目標位置に移動させる際に、その目標位置（例、回転軸４５の姿勢、回転軸４５と水平方向との角度）をＥＣ制御部１３に供給する。補正部３２は、制御装置４３から供給された目標位置（状態情報）を用いて、回転情報を補正する。なお、回転軸４５の姿勢に関する状態情報は、制御装置４３により供給されることに限定されず、例えば、可動部４０の位置、速度、加速度を検出するセンサ等により供給されてもよい。駆動部１４の制御部（例、サーボアンプ）（図示せず）は、ＥＣ制御部１３と通信可能に接続され、ＥＣ制御部１３からの回転情報を用いて回転軸４５の回転を制御する。

【0085】

次に、上述のようなエンコーダ装置ＥＣの動作に基づいて、回転情報取得方法について説明する。図１０は、エンコーダ装置ＥＣの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ９において、検出部１８は、測定対象の回転軸４５に固定される回転部１７に形成されたパターン２０を検出する。ステップＳ１０において、回転情報算出部４７は、検出部１８の検出結果を用いて、回転軸４５の回転情報（例、角度位置情報）を算出する。ステップＳ１１において、補正部３２は、回転軸４５を等分布荷重の両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転情報算出部４７が算出した回転軸４５の回転情報（例、角度位置情報）を補正する。例えば、補正部３２は、予め記憶部３７に記憶された回転軸４５の状態情報に対応する補正値を記憶部３７から読みだし、読みだした補正値を使って回転情報を補正する。補正値は、例えば、回転軸４５の中心軸ＡＸ２の方向が水平方向の場合、上記した式（１１）に示す変形による誤差θ２（ａｒｃ−ｓｅｃ）として算出される値である。

【0086】

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣ、及び回転情報取得方法は、検出部１８の検出結果を用いて算出した回転情報について、回転軸４５の状態に応じて生じる誤差を補正部３２によって精度よく補正することができる。以上のように、第２実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣ、及び回転情報取得方法は、回転情報を精度よく取得可能である。

【0087】

［駆動装置］
次に、駆動装置について説明する。図１１は、駆動装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸４５と、回転軸４５を回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸４５の回転情報を検出するエンコーダ装置ＥＣと、本体部ＢＤを制御する制御部ＭＣと、を備える。

【0088】

回転軸４５は、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有する。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、スケール（図示せず）が固定される。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態で説明したエンコーダ装置である。

【0089】

この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、回転軸４５の状態に応じて生じる誤差が抑制された回転情報を用いて本体部ＢＤを制御するので、回転軸４５の回転位置を精度よく制御することができる。駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。

【0090】

［ロボット装置］
次に、ロボット装置について説明する。図１２は、ロボット装置ＲＢＴ２を示す斜視図である。なお、図１２には、ロボット装置ＲＢＴ２の一部（関節部分）を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置ＲＢＴ２は、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。

【0091】

第１アームＡＲ１は、腕部１０４、軸受１０４ａ、及び軸受１０４ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０５および接続部１０５ａを有する。接続部１０５ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０４ａと軸受１０４ｂの間に配置されている。接続部１０５ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて、軸受１０４ａと軸受１０４ｂの両方に挿入されている。回転軸ＳＦ２のうち軸受１０４ｂに挿入される側の端部は、軸受１０４ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。

【0092】

減速機ＲＧは、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図１２に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸４５のうち負荷側端部は、減速機ＲＧに接続されている。また、駆動装置ＭＴＲの回転軸４５のうち反負荷側端部には、エンコーダ装置ＥＣのスケール（回転部）（図示せず）が取り付けられている。

【0093】

ロボット装置ＲＢＴ２は、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸４５を回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸ＳＦ２の回転により接続部１０５ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸４５の回転情報（例、回転位置等）を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の角度位置を検出することができる。

【0094】

このようにロボット装置ＲＢＴ２は、エンコーダ装置ＥＣが回転軸４５の状態に応じて生じる誤差を抑制した回転情報を出力するので、第１アームＡＲ１と第２アームＡＲ２との相対位置を精度よく制御することができる。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。

【0095】

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

【0096】

なお、第１実施形態及び第２実施形態のエンコーダ装置ＥＣは、可動部に設けられる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、可動部（可動するもの）に設けられなくてもよい。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、固定部（可動不能のもの）に設けられた駆動装置の回転軸の回転情報を検出してもよい。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、鉛直方向と平行な方向以外の中心軸（例、水平方向と平行な方向の中心軸）を有する回転軸を備える駆動装置の回転情報を検出してもよい。この場合においても、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸の変形による回転情報の誤差を精度よく補正できる。

【0097】

なお、上記したエンコーダ装置ＥＣは、光を用いてパターン（パターン２０、パターン２０ａ、パターン２０ｂ）を検出するいわゆる光学式のものを例に説明したが、光学式のものに限定されない。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、パターン（パターン２０、パターン２０ａ、パターン２０ｂ）は磁気パターンであり、検出部１８（検出部１８ａ、検出部１８ｂ）は、磁気パターンによる磁場を検出するものでもよい。

【0098】

なお、補正部３２は、エンコーダ装置ＥＣの外部の装置（補正装置、処理装置）に設けられてもよい。なお、補正装置は、上記した記憶部３７を備えてもよいし、記憶部３７を備えなくてもよい。

【0099】

上述の実施形態において、各制御部、及び補正部３２は、例えばコンピュータシステムを含んでもよい。例えば、補正部３２は、記憶部３７に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って各種の処理を実行する。このプログラムは、例えば、回転軸（回転軸４５、高速回転軸１４、低速回転軸２６）を等分布荷重がかけられた両端固定の梁と仮定した場合のモーメントに基づいて、回転軸（回転軸４５、高速回転軸１４、低速回転軸２６）の回転情報を補正することを、コンピュータに実行させる。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）に記憶（記録）されて提供されてもよい。

【符号の説明】

【0100】

ＥＣ・・・エンコーダ装置、２・・・第１アーム（アーム）（可動部）、６・・・制御装置、１１・・・第１エンコーダ部、１２・・・第２エンコーダ部、１５・・・高速回転軸、２２・・・減速機、２６・・・低速回転軸、１７・・・回転部、１７ａ・・・回転部（高速回転部）、１７ｂ・・・回転部（低速回転部）、１８、１８ａ、１８ｂ・・・検出部、２０、２０ａ、２０ｂ・・・パターン、３２・・・補正部（補正装置）、３７・・・記憶部、４５・・・回転軸、ＭＴＲ・・・駆動装置、ＢＤ・・・本体部（駆動部）、ＲＢＴ２・・・ロボット装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】