(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】
(24)【登録日】2022-03-08
(45)【発行日】2022-03-16
(54)【発明の名称】検出ロータの偏心量算出装置
(51)【国際特許分類】
G01D 5/12 20060101AFI20220309BHJP
【ＦＩ】
G01D5/12 N
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018151888
(22)【出願日】2018-08-10
(65)【公開番号】P2020027027
(43)【公開日】2020-02-20
【審査請求日】2021-03-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000149066
【氏名又は名称】オークマ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柴田 伸二
【審査官】菅藤 政明
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－５７７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－２５３３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１５６３６３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／４０
Ｇ０１Ｂ ７／３０－７／３１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
その周面に複数の歯が設けられた検出ロータと、前記検出ロータとともに回転する回転軸部と、前記検出ロータの回転角度を検出するセンサ部と、を有する回転位置検出器の製造過程において、前記検出ロータの前記回転軸部に対する偏心量を算出する検出ロータの偏心量算出装置であって、前記検出ロータの周面までの距離に応じた信号を出力する検出部が、９０度間隔で４つ設けられた中心検出センサと、
前記中心検出センサを、前記検出ロータに対して相対的に回転させる回転テーブルと、
前記中心検出センサからの出力信号に基づいて前記検出ロータの前記回転軸部に対する偏心量を演算する演算器と、
を備え、
前記中心検出センサは、１８０度対向配置された二つのＸ方向検出部と、前記Ｘ方向検出部に対して９０度位相をずらして配置された二つのＹ方向検出部と、を有し、前記二つのＸ方向検出部の出力信号の差分値をＸ方向変位として、前記二つのＹ方向検出部の出力信号の差分値をＹ方向変位として、出力し
前記演算器は、前記検出ロータの歯数の約数かつ５以上の自然数をｎとした場合、前記回転テーブルを［３６０／ｎ］°ずつ回転させて、［３６０／ｎ］°の角度ごとに読み出した前記Ｘ方向変位および前記Ｙ方向変位の少なくとも一方に基づいて、前記検出ロータの偏心量を算出する、
ことを特徴とする検出ロータの偏心量算出装置。
【請求項2】
請求項１に記載の検出ロータの偏心量算出装置であって、前記演算器は、ｋ回目に読み出されたＸ方向変位およびＹ方向変位をＸｋ、Ｙｋとした場合、回転に伴い正弦波状に変動する偏心量Ｄ（θ）＝Ａ×ｓｉｎ（θ＋α）の振幅Ａおよび位相αを、式１－４、および、式５－８の少なくとも一方に基づいて算出する、ことを特徴とする検出ロータの偏心量算出装置。
【数1】
【請求項3】
請求項２に記載の検出ロータの偏心量算出装置であって、前記演算器は、回転角度θにおけるＸ方向偏心量ＤＸ（θ）およびＹ方向偏心量ＤＹ（θ）を式９－１０に基づいて算出する、ことを特徴とする検出ロータの偏心量算出装置。
【数2】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、回転軸部の端面に固定された検出ロータの歯（凹凸）を元に回転位置を検出する回転位置検出器の製造過程において、検出ロータの回転軸部に対する偏心量を算出する偏心量算出装置を開示する。
【背景技術】
【0002】
回転位置検出器の製造過程において、検出ロータを回転軸部に対して芯出しする芯出し装置としては、特許文献１，２が公知である。特許文献１では、内周部に複数の歯を備えるとともに磁性体からなるロータ変位検出用コアの歯に、ロータとの距離に比例した信号を出力する検出巻線を１以上巻回して、中心検出センサを構成している。そして、特許文献１では、中心検出センサを検出ロータに対して相対回転させた際に、この検出巻線から得られる出力信号に基づいて回転中心に対する検出ロータの位置を変更する。また、特許文献２には、ドラムを介して、検出ロータを回転軸部に押し付け、ドラムに圧電素子を使用した衝撃付与機構を接触させた状態で、衝撃付与機構を駆動することで、間接的に検出ロータを動かす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－８３３５７号公報
【文献】特開２０１７－３２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献２は、専ら、検出ロータを動かす技術が開示されており、偏心量の算出については、十分な説明がされていない。また、特許文献１の技術によれば、各巻線からは、検出ロータとの距離に比例した信号が出力される。この出力信号は、中心検出センサの検出ロータに対する相対回転に伴い、変動する。そして、この出力信号には、通常、検出ロータの偏心に起因する変動成分と、検出ロータの真円度誤差に起因する変動成分と、検出ロータの凹凸（歯）に起因する変動成分と、が含まれている。特許文献１では、検出ロータの真円度誤差に起因する変動成分および検出ロータの凹凸（歯）に起因する変動成分について十分に検討されていなかった。その結果、特許文献１では、検出ロータの偏心量を正確に算出できない。
【0005】
そこで、本明細書では、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる検出ロータの偏心量算出装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書の偏心量算出装置は、その周面に複数の歯が設けられた検出ロータと、前記検出ロータとともに回転する回転軸部と、前記検出ロータの回転角度を検出するセンサ部と、を有する回転位置検出器の製造過程において、前記検出ロータの前記回転軸部に対する偏心量を算出する検出ロータの偏心量算出装置であって、前記検出ロータの周面までの距離に応じた信号を出力する検出部が、９０度間隔で４つ設けられた中心検出センサと、前記中心検出センサを、前記検出ロータに対して相対的に回転させる回転テーブルと、前記中心検出センサからの出力信号に基づいて前記検出ロータの前記回転軸部に対する偏心量を演算する演算器と、を備え、前記中心検出センサは、１８０度対向配置された二つのＸ方向検出部と、前記Ｘ方向検出部に対して９０度位相をずらして配置された二つのＹ方向検出部と、を有し、前記二つのＸ方向検出部の出力信号の差分値をＸ方向変位として、前記二つのＹ方向検出部の出力信号の差分値をＹ方向変位として、出力し、前記演算器は、前記検出ロータの歯数の約数かつ５以上の自然数をｎとした場合、前記回転テーブルを［３６０／ｎ］°ずつ回転させて、［３６０／ｎ］°の角度ごとに読み出した前記Ｘ方向変位および前記Ｙ方向変位の少なくとも一方に基づいて、前記検出ロータの偏心量を算出する、ことを特徴とする。
【0007】
二つの検出部の出力信号の差分値であるＸ方向変位およびＹ方向変位には、偏心に起因する変動成分Ｅだけでなく、検出ロータの真円誤差に起因する変動成分ｅ１と、検出ロータの周面に設けられた歯（凹凸）に起因する変動成分ｅ２も含まれる。［３６０／ｎ］°の角度ごとに読み出されたＸ方向変位およびＹ方向変位に含まれる変動成分ｅ２の値は、同じになるため、変動成分ｅ１を単なるオフセットとして取り扱うことができる。また、［３６０／ｎ］°の角度ごとに読み出されたｎ個のＸ方向変位およびＹ方向変位に含まれる変動成分ｅ１は、対称性を持つため、所定の演算を行なうことで相殺することができる。結果として、得られたＸ方向変位およびＹ方向変位の少なくとも一方から偏心に起因する変動成分Ｅだけを取り出すことが可能となり、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる。
【0008】
この場合、前記演算器は、ｋ回目に読み出されたＸ方向変位およびＹ方向変位をＸｋ、Ｙｋとした場合、回転に伴い正弦波状に変動する偏心量Ｄ（θ）＝Ａ×ｓｉｎ（θ＋α）の振幅Ａおよび位相αを、式１－４、および、式５－８の少なくとも一方に基づいて算出してもよい。
【数1】
【0009】
式１，２または式５，６の演算を行なうことで、Ｘ方向変位またはＹ方向変位に含まれる変動成分ｅ１，ｅ２を相殺できる。そして、変動成分ｅ１，ｅ２が相殺されたＸＳＳ，ＸＣＳまたはＹＳＳ，ＹＣＳに基づいて偏心量の振幅Ａおよび位相αを求めることで、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる。
【0010】
この場合、前記演算器は、回転角度θにおけるＸ方向偏心量ＤＸ（θ）およびＹ方向偏心量ＤＹ（θ）を式９－１０に基づいて算出してもよい。
【数2】
【0011】
Ｘ方向変位から求めた振幅Ａ＝ＲＸおよび位相α＝ＰＸと、Ｙ方向変位から求めた振幅Ａ＝ＲＹおよび位相α＝ＰＹの双方を用いて、Ｘ方向変位およびＹ方向変位を算出することで、誤差を平均化でき、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる。
【発明の効果】
【0012】
本明細書に開示の偏心量算出装置によれば、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
偏心量算出装置が組み込まれた検出ロータ芯出し装置の概略構成図を図１に示す。また、図２は、図１のＡ－Ａ線での概略断面図である。また、図３は、偏心量算出装置の概略ブロック図である。検出ロータ芯出し装置は、回転位置検出器の製造過程において、回転軸部Ｗ３に対する検出ロータＷ１の芯出しを行なう。回転位置検出器は、検出対象とともに回転する回転軸部Ｗ３と、当該回転軸部Ｗ３の軸方向端面に固定される検出ロータＷ１と、回転軸部Ｗ３に圧入された軸受Ｗ４，Ｗ５と、軸受Ｗ４，Ｗ５の外輪に接着剤で固定されたハウジングＷ２と、ハウジングＷ２に固定されたセンサ部（図示せず）と、を有している。本例の回転位置検出器は、リラクタンス型レゾルバ式である。そのため、検出ロータＷ１は、磁性体からなり、外周面に複数の歯（凹凸）が形成されている。また、センサ部は、いわゆる、レゾルバステータであり、内周部に複数の歯が形成されたコアと、当該コアに巻回された巻線と、を有している。
【0015】
製造過程では、検出ロータＷ１は、接着剤を介して回転軸部Ｗ３の上に置かれる。この接着剤は、例えば、粘性の高いエラストマー変性アクリレート系の接着剤であり、塗布してしばらくの間は、流動性を維持している。そして、この接着剤が硬化するまでは、検出ロータＷ１と回転軸部Ｗ３との間の摩擦抵抗が極めて低くなっており、検出ロータＷ１は、回転軸部Ｗ３に対して面方向に動くことができる。検出ロータＷ１の芯出しを行なう際、回転軸部Ｗ３は、固定軸８を介してベース７にネジ止め等で固定される。換言すれば、回転軸部Ｗ３および検出ロータＷ１は、回転不能な状態で検出ロータ芯出し装置にセットされる。
【0016】
ハウジングＷ２には、センサ部に替えて、芯出し中心検出センサ３０がネジ等で固定されている。芯出し中心検出センサ３０は、回転位置検出器のレゾルバステータ（センサ部）とほぼ同様の構成であり、内周部に複数の歯が形成されたコアと、当該コアに巻回された巻線と、を有している。なお、回転位置検出器のレゾルバステータ（センサ部）を、芯出し中心検出センサ３０として用いてもよい。
【0017】
ハウジングＷ２は、回転テーブル２に支持されている。回転テーブル２は、固定軸８（ひいては回転軸部Ｗ３）を中心として回転するテーブルである。この回転テーブル２が回転することで、ハウジングＷ２に固定された芯出し中心検出センサ３０の検出ロータＷ１に対する位相（回転角度）が変化する。
【0018】
検出ロータＷ１の上方には、軸方向に進退（昇降）可能なエアーシリンダ５１が設けられている。このエアーシリンダ５１は、支柱２８を介してベース７に固定される。また、エアーシリンダ５１と検出ロータＷ１との間には、ドラム５０が介在しており、エアーシリンダ５１は、ドラム５０を介して検出ロータＷ１を図示しないエアーの圧力により軸方向に加圧する。エアーシリンダ５１とドラム５０の接触面は、グリースを塗った鏡面加工面で接しており、摩擦力が十分に小さくなっている。そのため、ドラム５０は、エアーシリンダ５１に対して径方向に移動できるようになっている。その一方で、ドラム５０の下面には、摩擦係数が大きな薄いゴム等が張り付けられており、ドラム５０は、検出ロータＷ１の軸方向端面と摩擦係合されている。そのため、ドラム５０が衝撃を受けて移動すると、検出ロータＷ１は、当該ドラム５０と一緒に移動する。
【0019】
ドラム５０の周囲には、４つのソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４が９０度間隔で配置されている。各ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、径方向に進出してドラム５０に衝突することで、ドラム５０とともに検出ロータＷ１を径方向に移動させる衝撃力付与機構として機能する。また、各ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、後述する前進後退シリンダ６１，６２，６３，６４、支柱４１，４２，４３，４４を介して、ベース７に取り付けられており、検出ロータＷ１に対して回転不能である。
【0020】
ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、その可動部が径方向に進出（ドラム５０に近づく方向に移動）した状態と、後退（ドラム５０から離れる方向に移動）した待機状態と、をとることができる。４つのソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、待機状態において、ドラム５０との間に十分な隙間を開けた状態で配置される。この隙間は、検出ロータＷ１と芯出し中心検出センサ３０との隙間以上となるように設定され、例えば２ｍｍ程度である。ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４のストロークは、この間隙以上、例えば７ｍｍ程度である。したがって、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、ドラム５０から完全に離間した待機位置から、ドラム５０に衝突する位置まで進退可能といえる。
【0021】
ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４のソレノイドには、可変電源７３および絶縁アンプ７４を介して電圧が印加される。電圧が印加されると、磁界中のコイル（ソレノイド）に電流が流れ、駆動トルクが発生する。このトルクにより、ソレノイドアクチュエータの駆動部が、径方向に進出（ドラム５０に近づく方向に移動）する。この駆動部は、前記隙間の区間は加速した後にドラム５０に衝突することで、ドラム５０を動かす。ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４を径方向に後退（ドラム５０から離れる方向に移動）させる際には、ソレノイドへの電圧印加を解除する。これにより、駆動部は、ソレノイドアクチュエータに設置されたバネにより、元の位置に戻る。
【0022】
上述したとおり、ドラム５０は、エアーシリンダ５１に対して水平方向に滑ることができる一方で、検出ロータＷ１と摩擦係合されている。したがって、ドラム５０に衝撃力が付与されると、当該ドラム５０は、検出ロータＷ１を引きずりながら水平方向に移動する。
【0023】
なお、当該芯出し装置から、回転位置検出器を着脱する際には、各ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４とドラム５０との間により大きな間隙（例えば数十ｃｍ）が必要となる。そこで、回転位置検出器の着脱用のスペースを確保するために、本例では、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４は、前進後退シリンダ６１，６２，６３，６４に載置されている。各前進後退シリンダ６１，６２，６３，６４は、回転テーブル２ではなく、固定部材であるベース７に支柱４１，４２，４３，４４を介してネジ等で固定されている。各前進後退シリンダ６１，６２，６３，６４は、回転位置検出器を着脱する際には、径方向に後退して、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４全体を、ドラム５０から大きく離れさせる。その一方、芯出し処理を行う際には、各前進後退シリンダ６１，６２，６３，６４は、径方向に進出して、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４全体を、ドラム５０に近接させる。
【0024】
こうした検出ロータ芯出し装置には、検出ロータの偏心量を算出する偏心量算出装置が組み込まれている。偏心量算出装置は、図３に示す通り、芯出し中心検出センサ３０と、芯出し中心検出センサ３０を検出ロータＷ１に対して相対回転させる回転テーブル２と、芯出し中心検出センサ３０の検出値に基づいて偏心量を算出する演算器７２と、を備えている。
【0025】
本例において、芯出し中心検出センサ３０は、回転位置検出器のレゾルバステータと同様の構成である。したがって、芯出し中心検出センサ３０は、例えば、検出ロータＷ１の径方向端面までの距離に応じた信号を出力する検出部が、９０度間隔で４つ設けられている。各検出部は、磁性体からなるステータコアの極歯に巻線を巻回することで構成される。以下では、４つの検出部のうち、１８０度対向する２つの検出部を「Ｘ方向検出部」と呼び、Ｘ方向検出部と９０度位相がずれた２つの検出部を「Ｙ方向検出部」と呼ぶ。芯出し中心検出センサ３０は、二つのＸ方向検出部の差分信号を、Ｘ方向変位として出力し、二つのＹ方向検出部の差分信号をＹ方向変位として出力する。また、以下では、回転テーブル２（ひいては、芯出し中心検出センサ３０）の回転角度を「θ」とし、２つのＸ方向検出部とソレノイドアクチュエータ３１，３２の位相が一致する角度をθ＝０°とする。また、回転角度θにおけるＸ方向変位をＸ（θ）、Ｙ方向変位をＹ（θ）と表記する。
【0026】
演算器７２には、この芯出し中心検出センサ３０の出力信号、すなわち、Ｘ方向変位とＹ方向変位と、が入力される。演算器７２は、このＸ方向変位およびＹ方向変位に基づいて、検出ロータＷ１の偏心量を算出する。また、演算器７２は、算出された偏心量に基づいて、可変電源７３および絶縁アンプ７４を制御したり、回転テーブル２の回転駆動を制御したりもする。いわば、演算器７２は、検出ロータ芯出し装置の制御部としても機能する。
【0027】
この演算器７２による偏心量の算出について説明する前に、Ｘ方向変位およびＹ方向変位について図４～図５を参照して説明する。図４は、Ｘ方向変位Ｘ（θ）に含まれる変動成分を示す図である。図４において、横軸は、回転角度θである。
【0028】
一般に、Ｘ方向変位Ｘ（θ）は、回転角度θの変化に伴い変動する。このＸ方向変位Ｘ（θ）には、検出ロータＷ１の偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）と、検出ロータＷ１の真円度誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）と、検出ロータＷ１の凹凸（歯）に起因する変動成分ｅ２(θ)と、が含まれている。図４において、二点鎖線は、偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）を、一点鎖線は、真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）を、破線は、凹凸に起因する変動成分ｅ２（θ）を、それぞれ示している。また、図５は、真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）を、図６は、凹凸に起因する変動成分ｅ２（θ）を抜き出したグラフである。
【0029】
Ｘ方向変位（θ）は、これら三つの変動成分の合計であり、Ｘ（θ）＝Ｅ（θ）＋ｅ１（θ）＋ｅ２（θ）である。図４において、実線は、Ｘ方向変位（θ）を示している。なお、Ｙ方向変位Ｙ（θ）は、Ｘ方向変位（θ）に対して９０度位相がずれた信号、すなわち、Ｘ（θ）＝Ｙ（θ＋９０°）となる。
【0030】
具体的に各変動成分について説明する。検出ロータＷ１が真円でない場合、検出ロータＷ１が偏心していなくても、回転角度θによって、Ｘ方向検出部から検出ロータＷ１の外周面までの距離が変化し、Ｘ方向変位Ｘ（θ）が変動する。変動成分ｅ１（θ）は、この真円誤差に起因して生じる変動成分である。変動成分ｅ１（θ）は、真円誤差と同じ周期で正弦波状に変動する成分である。真円誤差は、主に、２周期、３周期であることが多い。図４では、真円誤差が３周期であり、１２０度周期で変動する変動成分ｅ１（θ）を例示している。
【0031】
また、検出ロータＷ１の外周面には、複数の凹凸（歯）が形成されている。この凹凸があることで、検出ロータＷ１が偏心していなくても、回転角度によって、Ｘ方向検出部から検出ロータＷ１の外周面までの距離が変化し、Ｘ方向変位Ｘ（θ）が変化する。変動成分ｅ２（θ）は、この検出ロータＷ１の凹凸に起因して生じる変動成分である。変動成分ｅ２（θ）は、検出ロータＷ１の歯数と同じ周期で正弦波状に変動する。図４では、検出ロータＷ１の歯数が５であり、変動成分ｅ２（θ）は、３６０°／５＝７２°周期で変動している場合を示している。
【0032】
ここで、芯出し中心検出センサ３０の変位情報は、本来ならば、検出ロータＷ１の凹凸成分（ｅ２（θ））を打消すような極歯と巻線の構造とし、芯出し中心検出センサと検出ロータの間隙のＸＹ方向の差分のみを検出したい。しかし、極歯の形状誤差等により検出ロータの凹凸成分、すなわち、変動成分ｅ２（θ）が僅かに残る。
【0033】
偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）は、３６０°周期で正弦波状に変動する成分である。そのため、変動成分Ｅ（θ）は、Ｅ（θ）＝Ａ×ｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂと表すことができる。この変動成分Ｅ（θ）の振動の中心からの距離、すなわち、Ｄ（θ）＝Ａ×ｓｉｎ（θ＋α）が、演算器７２で算出すべき偏心量（すなわち芯出しするために検出ロータを移動させる量）となる。したがって、偏心量Ｄ（θ）は、偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）の振幅Ａおよび位相差αが求まれば、算出できる。演算器７２は、Ｘ方向変位Ｘ（θ）またはＹ方向変位Ｙ（θ）またはその両方から、真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）および凹凸に起因する変動成分ｅ２（θ）を除去して、偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）の振幅Ａおよび位相差αを求め、偏心量Ｄ（θ）を算出する。
【0034】
次に、演算器７２による偏心量Ｄ（θ）の具体的な算出手順について説明する。偏心量Ｄ（θ）の算出に先立って、演算器７２は、回転テーブル２を、［３６０／ｎ］°ずつ回転させるように指令する。ここで、数値ｎは、検出ロータの歯数の約数、かつ、５以上の自然数である。この数値ｎは、ユーザが、選択して、演算器７２に入力してもよい。また、別の形態として、演算器７２が、検出ロータの歯数から、数値ｎを自動的に特定するようにしてもよい。例えば、後述するように、数値ｎは、小さいほうが演算処理を少なく出来る。そこで、演算器７２は、検出ロータの歯数の約数、かつ、５以上の自然数のうち、最も小さい数値をｎとして特定してもよい。したがって、例えば、検出ロータＷ１の歯数が３５（約数１，５，７，３５）の場合、ｎ＝５とすればよい。また、歯数が２８（約数１，２，４，７，１４，２８）の場合、ｎ＝７とすればよい。
【0035】
いずれにしても、演算器７２は、回転テーブル２を、［３６０／ｎ］°ずつ回転させ、Ｘ方向変位Ｘ（θ）およびＹ方向変位Ｙ（θ）をｎ回取得する。例えば、検出ロータＷ１の歯数が５であり、ｎ＝５の場合、演算器７２は、回転テーブルを７２°ずつ回転させ、Ｘ方向変位Ｘ（θ）およびＹ方向変位Ｙ（θ）を５回取得する。なお、以下では、ｋ回目（ｋ＝１，２，・・・，ｎ）、すなわち、回転角度θ＝ｋ×（３６０／ｎ）°において取得されたＸ方向変位Ｘ（θ）およびＹ方向変位Ｙ（θ）を、それぞれ、Ｘｋ、Ｙｋと表記する。
【0036】
ｎ個のＸ方向変位ＸｋおよびＹ方向変位Ｙｋが取得できれば、演算器７２は、式１－８に基づいて、偏心に起因する変動成分Ｅ（θ）の振幅Ａおよび位相αを算出する。なお、式４，８において、Ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）とは、ｘ軸と、原点（０，０）および座標（ｘ，ｙ）を通る線と、の間の角度を意味している。
【数3】
【0037】
ここで、式１，２の演算により、真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）と凹凸に起因する変動成分ｅ２（θ）は、相殺される。すなわち、Ｘｋに含まれる変動成分Ｅ（θ）を、Ｅｋとした場合、式１の値は、Σ（Ｅｋ×ｓｉｎ（３６０／ｎ）×ｋ）と等価となる。また、式２の値は、Σ（Ｅｋ×ｃｏｓ（３６０／ｎ）×ｋ）と等価となる。同様に、式３，４の演算でも、真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）と凹凸に起因する変動成分ｅ２（θ）は、相殺される。
【0038】
演算器７２は、変動成分ｅ１（θ）および変動成分ｅ２（θ）の影響が除去されたＸＳＳ，ＸＣＳを、式３，４に代入することで、Ｘ方向変位Ｘ（θ）に含まれる変動成分Ｅの振幅Ａおよび位相差αを算出する。同様に、変動成分ｅ１（θ）および変動成分ｅ２（θ）の影響が除去されたＹＳＳ，ＹＣＳを、式７，８に代入することで、Ｙ方向変位Ｙ（θ）に含まれる変動成分Ｅの振幅Ａおよび位相差αが求まる。
【0039】
なお、Ｙ方向変位Ｙ（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）は、Ｘ方向変位（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）に対して９０度位相がずれた信号であり、両成分の振幅は同じである。そのため、Ｘ方向変位Ｘ（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）の振幅Ａを示す式３の値と、Ｙ方向変位Ｙ（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）の振幅Ａを示す式７の値は、理論上は、同じになる。また、Ｘ方向変位Ｘ（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）と、Ｙ方向変位（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ）は、９０度位相がずれているため、それぞれの位相差ＰＸ，ＰＹは、理論上、９０度ずれており、ＰＸ＝（ＰＹ－９０°）が成立する。
【0040】
偏心量Ｄ（θ）は、Ｘ方向変位Ｘｋから算出した振幅Ａ＝２・ＲＸおよび位相差α＝ＰＸの組み合わせ、あるいは、Ｙ方向変位Ｙｋから算出した振幅Ａ＝２・ＲＹおよび位相差α＝ＰＹの組み合わせから求めることができる。本例では、Ｘ方向変位およびＹ方向変位に含まれる測定誤差等を相殺するために、これら４つの数値ＲＸ，ＰＸ，ＲＹ，ＰＹ全てを用いて、偏心量ＤＸ（θ）、ＤＹ（θ）を算出する。具体的には、角度θにおけるＸ方向の偏心量ＤＸ（θ）を以下の式９で、Ｙ方向の偏心量ＤＹ（θ）を式１０で求めている。
【数4】
【0041】
ただし、理論上は、ＲＹ＝ＲＸであり、ＰＹ＝ＰＸ＋９０°である。そのため、ＲＸとＰＸ、および、ＲＹとＰＹの少なくとも一方の組だけを算出し、当該一方の組から偏心量ＤＸ（θ），ＤＹ(θ)を算出してもよい。例えば、ＲＸ，ＰＹを算出することなく、以下の式１１，１２でＤＸ（θ）、ＤＹ（θ）を算出してもよい。
ＤＸ（θ）＝（ＲＸ＊ｓｉｎ（ＲＹ＋θ）） 式１１
ＤＹ（θ）＝ＤＸ（θ＋９０°） 式１２
ＤＸ（θ）＝（ＲＸ＊ｓｉｎ（ＲＹ＋θ）） 式１１
ＤＹ（θ）＝ＤＸ（θ＋９０°） 式１２
【0042】
実際の制御では、演算器７２は、回転角度θ＝０におけるＸ方向偏心量ＤＸ（０）とＹ方向偏心量ＤＹ（０）を求める。演算器７２は、偏心量ＤＸ（θ），ＤＹ（θ）が算出できれば、絶縁アンプ７４を介して、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４に指令を送り、ドラム５０をソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４の可動部で叩くことにより間接的に検出ロータをＸ方向へＤＸ（０）、Ｙ方向へＤＹ（０）だけ動かす。
【0043】
ドラム５０を叩いた後は、回転テーブル２のθ＝０の位置に回転させたうえで、再度、芯出し中心検出センサ３０を用いて、検出ロータＷ１までの距離を計測する。計測の結果、検出ロータＷ１の移動量が偏心量ＤＸ（θ），ＤＹ（θ）に達していない場合、あるいは、超過した場合には、再び、ソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４に指令を送り、ドラム５０をソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４の可動部で叩く。一方、検出ロータＷ１が、上述の偏心量ＤＸ（θ），ＤＹ（θ）だけ移動していれば、処理は終了となる。
【0044】
ここで、本例では、Ｘ方向変位Ｘ（θ）およびＹ方向変位Ｙ（θ）を、［３６０／ｎ］°の回転角度ごとに、ｎ回取得する。そして、本例では、数値ｎを、検出ロータＷ１の歯数の約数、かつ、５以上の自然数としている。かかる構成とする理由について図４～図６を参照して説明する。既述したとおり、図４～図６は、歯数５の検出ロータＷ１を測定した際のＸ方向変位Ｘ（θ）、および、Ｘ方向変位Ｘ（θ）に含まれる変動成分Ｅ（θ），ｅ１（θ），ｅ２（θ）を示している。また、図４における点Ｘ１～Ｘ５は、それぞれ、７２°ごとに取得されたＸ方向変位Ｘｋの値を示しており、図５、図６における点ｅ１１～ｅ１５、点ｅ２１～ｅ２５は、Ｘ方向変位Ｘｋに含まれる変動成分ｅ１（θ），ｅ２（θ）の値を示している。
【0045】
図６に示す通り、変動成分ｅ２（θ）は、検出ロータＷ１の歯と同じ周期で変動するため、この歯数の約数で等間隔となる角度ごとに読み出されるＸ方向変位Ｘｋに含まれる変動成分ｅ２ｋの値は、全て同じとなる。したがって、この場合、変動成分ｅ２ｋは、単なるオフセットとして扱うことができ、振幅Ａおよび位相αの算出において、検出ロータＷ１の外周端に形成された凹凸の影響を無視できる。
【0046】
また、Ｘ方向変位Ｘ（θ）には、変動成分ｅ２（θ）だけでなく、検出ロータＷ１の真円誤差に起因する変動成分ｅ１（θ）も含まれる。この変動成分ｅ１（θ）は、検出ロータＷ１によって異なるが、多くの場合、２周期成分および３周期成分のみを含むことが多い。このような２周期成分および３周期成分は、３６０°を５以上の自然数で割った角度ごとにサンプリングすると対称性を持つ。例えば、図４の例では、ｅ１１＝－１×Ｅ１４であり、ｅ１２＝－１×ｅ１３となり、ｅ１５は、（ｅ１１－ｅ１４）／２、かつ、（ｅ１２－ｅ１４）／２となっている。このように変動成分ｅ１ｋは、対称性を持っているため、式１，２または式５，６の演算を行なうことで、変動成分ｅ１ｋを相殺することができる。このような相殺は、ｎを５以上に設定した場合にのみ可能である。そこで、本例では、ｎを５以上としている。
【0047】
以上の説明から明らかなとおり、本例の偏心量算出装置によれば、偏心量算出の過程で、検出ロータＷ１の真円度誤差および検出ロータＷ１の凹凸（歯）の影響を相殺できる。その結果、検出ロータの偏心量をより正確に算出できる。
【0048】
なお、上述の説明では、回転テーブル２は、芯出し中心検出センサ３０を、検出ロータＷ１に対して相対的に回転させることができるのであれば他の構成でもよい。例えば、芯出し中心検出センサ３０を回転不能とし、回転位置検出器（検出ロータＷ１）およびソレノイドアクチュエータ３１，３２，３３，３４を回転させる回転テーブルを設けてもよい。
【符号の説明】
【0049】
Ｗ１ 検出ロータ、Ｗ２ ハウジング、Ｗ３ 回転軸部、Ｗ４，Ｗ５ 軸受、２ 回転テーブル、７ ベース、８ 固定軸、２８ 支柱、３０ 芯出し中心検出センサ、３１，３２，３３，３４ ソレノイドアクチュエータ、４１，４２，４３，４４ 支柱、５１ エアーシリンダー、６１，６２，６３，６４ 前進後退シリンダ、５０ ドラム、７２ 演算器、７３ 可変電源、７４ 絶縁アンプ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
