特開 2024-102872 中空エンコーダ校正装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102872

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】中空エンコーダ校正装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 18/00 20060101AFI20240725BHJP

   G01D 5/12 20060101ALI20240725BHJP

   G01D 5/244 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

G01D18/00

G01D5/12 N

G01D5/244 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006935

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】306020818

【氏名又は名称】トヨタテクニカルディベロップメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】弁理士法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】谷本 諭史

【テーマコード（参考）】

2F076

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F076AA01

2F076AA11

2F077AA20

2F077AA47

2F077CC02

2F077NN04

2F077VV13

2F077VV22

2F077VV28

2F077VV31

2F077VV33

(57)【要約】

【課題】中空型のエンコーダを校正する際のエンコーダの中心位置を特定する作業を正確かつ迅速に行い、エンコーダの校正作業の効率を改善する中空エンコーダ校正装置を提供する。
【解決手段】校正筒部を備えた本体盤部と、本体盤部と締結部材により接続され、締結部材の締緩により本体盤部に対して近接及び離隔の移動をする、本体盤部に向けて先細りとなる逆テーパ部を備えた進退部と、進退部と本体盤部との間に配置され、逆テーパ部と当接する当接内周部と、進退部の移動に連動した逆テーパ部と内周部との接触を受けて校正対象物の円筒部の内面部に対し当接する当接外周部とを備えた当接ブロックを複数有する調整部とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

校正筒部を備えた本体盤部と、
前記本体盤部と締結部材により接続され、前記締結部材の締緩により前記本体盤部に対して近接及び離隔の移動をする、前記本体盤部に向けて先細りとなる逆テーパ部を備えた進退部と、
前記進退部と前記本体盤部との間に配置され、前記逆テーパ部と当接する当接内周部と、前記進退部の移動に連動した前記逆テーパ部と前記内周部との接触を受けて校正対象物の円筒部の内面部に対し当接する当接外周部とを備えた当接ブロックを、複数有する調整部と、を備える
ことを特徴とする中空エンコーダ校正装置。

【請求項2】

前記校正筒部は前記本体盤部の上面部に立設され、
前記進退部は前記校正筒部と摺動する嵌合部を備える請求項１に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項3】

前記調整部は前記当接ブロック同士を結束する結束部材を備える請求項１に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項4】

前記結束部材は、樹脂製のリング部材である請求項３に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項5】

前記本体盤部の上面部にガイドピンが備えられ、
前記当接ブロックの底面部に前記ガイドピンと接触するガイド溝部が形成され、
前記当接ブロックが前記校正対象物の前記円筒部の前記内面部に対して当接する際の移動方向が規制される請求項１に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項6】

前記ガイドピンと前記当接ブロックの個数は同数である請求項５に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項7】

前記進退部の前記逆テーパ部は逆円錐台形状である請求項１に記載の中空エンコーダ校正装置。

【請求項8】

前記本体盤部の外周部に前記校正筒部と直交する向きに突出するフランジ部が備えられる請求項１に記載の中空エンコーダ校正装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は中空エンコーダ校正装置に関し、特に中空エンコーダの中心軸の偏心を校正するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボット等の各種の動作機器の駆動箇所に実装されているエンコーダには、機器の使用時間に伴い振動、衝撃の影響から回転軸に歪みが生じることが不可避である。そこで、定期的にエンコーダには点検、校正が必要となる。校正が無ければ、エンコーダの回転軸の歪みが蓄積されて動作量の計測に誤差が生じ、正確な機器の動作制御に支障を来すおそれがある。

【0003】

例えば、中空型のエンコーダ（特許文献１等参照）は、機器の奥まった箇所に設置されていることが多い。そのため、中空型のエンコーダ（中空エンコーダ）を校正する際、当該エンコーダの芯出しと称されるエンコーダの中心位置の特定の作業に工数、手間を必要としていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－１４４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、中空型のエンコーダ（中空エンコーダ）を校正する際のエンコーダの中心位置を特定する作業を正確かつ迅速に行い、エンコーダの校正作業の効率を改善する中空エンコーダ校正装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、実施形態の中空エンコーダ校正装置は、校正筒部を備えた本体盤部と、本体盤部と締結部材により接続され、締結部材の締緩により本体盤部に対して近接及び離隔の移動をする、本体盤部に向けて先細りとなる逆テーパ部を備えた進退部と、進退部と本体盤部との間に配置され、逆テーパ部と当接する当接内周部と、進退部の移動に連動した逆テーパ部と内周部との接触を受けて校正対象物の円筒部の内面部に対し当接する当接外周部とを備えた当接ブロックを、複数有する調整部とを備えることを特徴とする。

【0007】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、校正筒部は本体盤部の上面部に立設され、進退部は校正筒部と摺動する嵌合部を備えることとしてもよい。

【0008】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、調整部は当接ブロック同士を結束する結束部材を備えることとしてもよい。

【0009】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、結束部材は樹脂製のリング部材であることとしてもよい。

【0010】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、本体盤部の上面部にガイドピンが備えられ、当接ブロックの底面部に前記ガイドピンと接触するガイド溝部が形成され、当接ブロックが校正対象物の円筒部の内面部に対して当接する際の移動方向が規制されることとしてもよい。

【0011】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、ガイドピンと当接ブロックの個数は同数であることとしてもよい。

【0012】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、進退部の逆テーパ部は逆円錐台形状であることとしてもよい。

【0013】

さらに、中空エンコーダ校正装置において、本体盤部の外周部に校正筒部と直交する向きに突出するフランジ部が備えられることとしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の中空エンコーダ校正装置は、校正筒部を備えた本体盤部と、本体盤部と締結部材により接続され、締結部材の締緩により本体盤部に対して近接及び離隔の移動をする、本体盤部に向けて先細りとなる逆テーパ部を備えた進退部と、進退部と本体盤部との間に配置され、逆テーパ部と当接する当接内周部と、進退部の移動に連動した逆テーパ部と内周部との接触を受けて校正対象物の円筒部の内面部に対し当接する当接外周部とを備えた当接ブロックを、複数有する調整部とを備えるため、中空型のエンコーダ（中空エンコーダ）を校正する際のエンコーダの中心位置を特定する作業を正確かつ迅速に行い、エンコーダの校正作業の効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態の中空エンコーダ校正装置の分解斜視図である。

【図2】中空エンコーダ校正装置の進退部の通常状態の断面図である。

【図3】中空エンコーダ校正装置の進退部の通常状態の概略斜視図である。

【図4】中空エンコーダ校正装置の進退部の近接状態の断面図である。

【図5】中空エンコーダ校正装置の進退部の近接状態の概略斜視図である。

【図6】複数の当接ブロックからなる調整部の底面図である。

【図7】校正時の様子を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

中空エンコーダと称される機器は、産業用ロボット等の機器のサーボモータ等が装着された関節部位に装着され、当該関節部位の動作量（角度）の検出、制御に用いられる。特に、中空エンコーダの場合、機器の関節部位に変角方向を円周方向とする中空状の円筒体が設置され、この円筒体の内部にエンコーダの本体（制御用）の本体が挿入され、逐次の動作量（角度）が検出される。そこで、機器の稼働に伴って生じる振動、衝撃等の影響から、中空状の円筒体にエンコーダの本体を組み合わせる際の位置ずれの校正が必要となる。

【0017】

ここで必要となる校正は、（１）中空状の円筒体の伸長方向となる直交誤差、（２）中空状の円筒体の横断面方向となる平行誤差、そして、（３）中空状の円筒体の円の中心との偏心誤差の３種類ある。実施形態の中空エンコーダ校正装置は、中空状の円筒体とエンコーダの本体との装着に際して生じる前述の３種類の誤差を校正するための装置である。

【0018】

図１は実施形態の中空エンコーダ校正装置１の主要構成を示す全体斜視図である。中空エンコーダ校正装置１は、本体盤部１０と、進退部２０と、進退部２０と本体盤部１０との間に配置される調整部３０とを備える。

【0019】

本体盤部１０は円盤状に形成されている。本体盤部１０の上面部１５に棒状の校正部材５５（直交棒、図７参照）が挿入される校正筒部１１が設けられる。校正筒部１１は本体盤部１０の円盤の中心に位置する。また、実施形態の本体盤部１０では、上面部１５の上部に当該上面部１５よりも小さい円盤状の段部１３が備えられ、段部１３に校正筒部１１が設けられる。校正筒部１１には校正部材５５を挿入する（装着する）のための挿入穴１２が設けられ、挿入穴１２は上下方向に本体盤部１０を貫通している。段部１３にはガイドピン１７が設けられる。本体盤部１０には締結穴１８が設けられ、本体盤部１０の下面部１６側から、締結部材となるボルト１９が締結穴１８に挿入される。本体盤部１０の外周部１０ｓ（側縁部）にはフランジ部１４が備えられる。

【0020】

締結部材であるボルト１９には、六角棒レンチ等のための回転穴（図示せず）が形成される。当該回転穴に六角棒レンチ等を挿入してボルト１９を回転させることにより中空エンコーダ校正装置１の本体盤部１０の外側から当該ボルト１９を正回転及び逆回転させる動作が可能である。実施形態では、ボルト１９は、本体盤部１０に立設された校正筒部１１の挿入穴１２の中心から均等位置に放射状に４箇所備えられる。

【0021】

進退部２０は外面部２２に本体盤部１０に向けて先細りとなる逆テーパ部２６を備え、内面部２３に校正筒部１１と遊嵌する嵌合部２１を備える。逆テーパ部２６は横断面において真円に極めて近似した精度として設計されている。そこで、逆テーパ部２６は側面視において逆円錐台形状（後出の図２等参照）である。

【0022】

進退部２０は本体盤部１０の円盤の中心に立設された校正筒部１１と遊嵌状態で摺動する円筒状の嵌合部２１を備える。校正筒部１１と嵌合部２１との組み合わせの関係から、進退部２０の上下方向の移動（摺動）は校正筒部１１により規制される。そして、進退部２０は本体盤部１０とボルト１９（締結部材）により接続される。

【0023】

進退部２０にはボルト１９が螺合するための進退穴２８が形成され、進退穴２８にボルト１９と螺合する螺合溝２９が刻設されている。進退穴２８は円筒状の嵌合部２１の中心から均等位置に放射状に備えられる。進退部２０の進退穴２８は、本体盤部１０の締結穴１８の直上（延長線上）に形成され、真っ直ぐにボルト１９が挿入される。そして、ボルト１９が正回転または逆回転することにより、進退穴２８の螺合溝２９に対してボルト１９は締緩する。ボルト１９の螺合に伴う締緩により、進退部２０は螺合溝２９に連動して本体盤部１０に対して近接及び離隔の移動をする。

【0024】

調整部３０は進退部２０と本体盤部１０との間に配置され、複数の当接ブロック３１を束ねて環状に構成される（後出の図３、図６等参照）。実施形態の調整部３０は４個の当接ブロック３１を有し、各当接ブロック３１は分離可能である。複数の当接ブロック３１同士を束ねる（結束）とは、個々の当接ブロック３１を本体盤部１０の円盤の中心に立設された校正筒部１１に向けて集約することである。複数の当接ブロック３１のそれぞれは同形状であるため、当接ブロック３１同士の環状の結束と当接ブロック３１が進退部２０と当接する際の各当接ブロック３１の移動は均等となる。

【0025】

各当接ブロック３１は、当接内周部３６（スライド面部）と当接外周部３２を備える。当接内周部３６は逆テーパ部２６と当接する。そこで、当接内周部３６は逆テーパ部２６と同一の傾斜角度であり、かつ円錐台形状に傾斜して構成される。各当接ブロック３１の底面部３４にガイド溝部３７が形成され、ガイド溝部３７がガイドピン１７と当接する。

【0026】

調整部３０において、複数の当接ブロック３１同士を束ねて（結束して）環状にする結束部材４０は、樹脂製のリング部材であり、Ｏリング、角リング等が好ましく用いられる。適度な弾性を備えて耐久性、耐歪み性に優れている必要がある。具体的には、結束部材４０はニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム等の樹脂素材により形成される。結束部材４０のリング部材は、当接ブロック３１の当接外周部３２に形成された外周凹部３３に埋入される。他の実施形態として、結束部材４０は、ばね等の弾性体としてもよい。

【0027】

図２は中空エンコーダ校正装置１の進退部２０の通常状態の断面図であり、図３は同状態の概略斜視図である。中空エンコーダ校正装置１は、校正対象物５０となる中空エンコーダ円筒部５１に装着される。実施形態の開示では、円筒部５１の開口部５３の開口縁部５４に本体盤部１０のフランジ部１４が密着される。フランジ部１４は校正筒部１１と直交する向きに突出しており、校正対象物５０との平行の位置合わせに用いられる。また、図３から理解されるように、円筒部５１の開口部５３に段部１３が接触しているものの、当該状態はおおまかに位置合わせされた状態である。

【0028】

調整部３０の各当接ブロック３１には当接外周部３２が備えられ、校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２に対し当接可能である。ただし、図２では中空エンコーダ校正装置１の進退部２０は本体盤部１０に対して前進位置（離隔状態）にある。そのため、進退部２０の逆テーパ部２６は、調整部３０の各当接ブロック３１の当接内周部３６に対して、十分に降下（本体盤部１０に対して近接）していない。

【0029】

つまり、図３に示されるように、各当接ブロック３１の当接内周部３６は、進退部２０の逆テーパ部２６の降下（本体盤部１０に対する近接）の押圧を十分に受けていない。この状態では、依然として各当接ブロック３１は結束部材４０の樹脂弾性の収縮力により束ねられている状態である。そのため、当接内周部３６は校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２に対し当接しておらず、中空エンコーダ校正装置１は校正前の状態である。

【0030】

図４は中空エンコーダ校正装置１の進退部２０の近接状態の断面図であり、図５は同状態の概略斜視図である。図４及び図５の説明は中空エンコーダ校正装置１の校正時の状態の図示である。図中、説明の便宜上、校正に関係する部材を省略している。進退部２０はボルト１９と螺合する進退穴２８の螺合溝２９を備えているため、進退部２０は、ボルト１９の締まる回動（緊締）を通じて本体盤部１０に対して後退位置（近接状態）に移動する。図４のとおり、ボルト１９と螺合溝２９との螺合部分が図２のときよりも多くなっている。

【0031】

さらに図４とともに図５から理解されるように、各当接ブロック３１の当接内周部３６は、進退部２０の逆テーパ部２６の降下（本体盤部１０に対する近接）の押圧を十分に受ける。そこで、進退部２０の降下（本体盤部１０に対する近接）の押圧力の向きは、逆テーパ部２６と当接内周部３６との当接により直角に曲げられ、当接内周部３６を通じて当接ブロック３１は校正筒部１１から遠ざかる向き（離隔方向）に始動する。

【0032】

この状態では、進退部２０側からの押圧が結束部材４０の樹脂弾性の収縮力を上回り、調整部３０の環状に束ねられていた当接ブロック３１同士が離れ始め、最終的に図５のように、当接外周部３２が校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２に対し当接する。特に、進退部２０の逆テーパ部２６の横断面は精度の高い真円となる円錐台形状であり、かつ、調整部３０の各当接ブロック３１の当接内周部３６も逆テーパ部２６と面接触する寸法精度に仕上げられている。

【0033】

従って、進退部２０の本体盤部１０に対する近接の移動（図示の下方向）に正確に順応して、調整部３０の各当接ブロック３１は校正筒部１１から遠ざかる向き（離隔方向）に放射状に移動する。加えて、結束部材４０はＯリング等のリング部材であるため結束部材４０の部位に偏りは無く均等に収縮するように作用する。そのため、各当接ブロック３１が校正筒部１１から遠ざかる際に個々の当接ブロック３１に当接外周部３２側から加わる収縮する力も均等となる。

【0034】

つまり、進退部２０の逆円錐台の逆テーパ部２６の横断面真円の形状のまま、調整部３０の全当接ブロック３１に対して均等に押圧することができ、進退部２０と連動して押圧を受けて均等に移動する。結果、校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２と全当接ブロック３１の当接外周部３２が当接した位置が、円筒部５１の円（横断面）の中心であり、かつ、本体盤部１０の校正筒部１１の挿入穴１２の円（横断面）の中心と重なり、双方の軸の中心は一致する。

【0035】

加えて、図６の調整部３０の底面図から理解されるように、各当接ブロック３１の底面部３４にガイド溝部３７が形成される。ガイド溝部３７は調整部３０の中央開口３８の中心Ｏから放射状に延伸する。実施形態の中空エンコーダ校正装置１の調整部３０は、同形状の当接ブロック３１を４個備える。そして、本体盤部１０はガイドピン１７を４個備え、互いの個数は同数である。図２ないし図５に示すとおり、ガイド溝部３７は本体盤部１０上、実施形態では本体盤部１０の上面部１５の段部１３に固定されたガイドピン１７と接触する。そのため、図６中の両矢印で移動する当接ブロック３１（二点鎖線表記参照）は、校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２に対して当接する際の移動方向が規制される。ガイドピン１７とガイド溝部３７の関係から、移動方向のずれは一層低減される。

【0036】

図７の断面図は、実施形態の中空エンコーダ校正装置１を用いて中空エンコーダを校正する際の様子を示す。中空エンコーダ校正装置１の各部材及び動作の説明はこれまでの図１ないし図６にて詳述したとおりである。

【0037】

校正対象物５０である中空エンコーダから円筒部５１の開口部５３が露出する。開口部５３に中空エンコーダ校正装置１が装着される。そして、開口部５３の開口縁部５４に本体盤部１０のフランジ部１４が密着される。

【0038】

次に、４本のボルト１９は、それぞれ六角棒レンチにより回転され、進退部２０は本体盤部１０に近づくように後退（降下）する。そして、進退部２０の後退に連動して、調整部３０の各当接ブロック３１は校正筒部１１から離れるように移動し、全ての当接ブロック３１の当接外周部３２が校正対象物５０の円筒部５１の内面部５２に対し当接する。前述のとおり、この時点において、校正対象物５０の円筒部５１の中心軸と、中空エンコーダ校正装置１の本体盤部１０の校正筒部１１の中心軸は一致する。

【0039】

そして、基準角度計５６が棒状の校正部材５５（直交棒）に装着され、校正部材５５（直交棒）のねじ部を通じて本体盤部１０の校正筒部１１の挿入穴１２に螺合により接続される。こうして校正作業が行われる。

【0040】

一連の説明から理解されるように、実施形態の中空エンコーダ校正装置にあっては、本体盤部の校正筒部に接続される校正部材（直交棒）が直線上に位置するため、中空状の円筒体の伸長方向となる直交誤差が低減される。校正対象物の開口部の開口縁部に本体盤部のフランジ部が密着することから、装着時の安定性が良く中空状の円筒体の横断面方向となる平行誤差が低減される。そして、逆円錐台形状のテーパ部を備えた進退部の進退動作に連動して均等に当接ブロックが移動して校正対象物の円筒部の内面部に対し当接することにより、本体盤部の校正筒部の位置が微調整され、校正対象物の円筒部の中心軸と本体盤部の校正筒部の中心軸は一致し円筒体の円の中心との偏心誤差が低減される。比較的単純な機構を持ちながらも高精度の位置合わせが可能となり、エンコーダの校正の効率化が実現される。

【符号の説明】

【0041】

１ 中空エンコーダ校正装置
１０ 本体盤部
１１ 校正筒部
１２ 挿入穴
１３ 段部
１４ フランジ部
１５ 上面部
１７ ガイドピン
１８ 締結穴
１９ 締結部材（ボルト）
２０ 進退部
２１ 嵌合部
２２ 外面部
２３ 内面部
２６ 逆テーパ部
２８ 進退穴
２９ 螺合溝
３０ 調整部
３１ 当接ブロック
３２ 当接外周部
３３ 外周凹部
３４ 底面部
３６ 当接内周部
３７ ガイド溝部
４０ 結束部材（リング部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】