(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】2023-09-22
(45)【発行日】2023-10-02
(54)【発明の名称】ロータリエンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20230925BHJP
G01D 5/245 20060101ALI20230925BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110E
G01D5/245 E
G01D5/245 110P
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020003469
(22)【出願日】2020-01-14
(65)【公開番号】P2021110670
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-12-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100166545
【弁理士】
【氏名又は名称】折坂 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】川床 修
(72)【発明者】
【氏名】小林 博和
【審査官】細見 斉子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－０５８７６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３２２９２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３５２５２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７１７１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５３３０００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／００－５／６２
Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の回転軸において測定方向に回転するロータと、前記ロータから回転角度を検出する検出信号を受信するステータと、前記ステータが受信した前記検出信号に基づき回転角度を演算する演算手段と、を備えるロータリエンコーダであって、前記ロータは、
前記回転軸を中心として複数の単位パターンを測定方向に沿って配置する第１ロータパターンと、
前記回転軸を中心として前記第１ロータパターンにおける複数の単位パターンよりも少ない単位パターンを測定方向に沿って配置する第２ロータパターンと、を備え、
前記第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および前記第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられ、
前記演算手段は、前記ステータにより前記第１ロータパターンと前記第２ロータパターンのそれぞれから検出された検出信号に基づいて前記ロータの回転角度を演算することを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項2】
請求項１に記載されたロータリエンコーダにおいて、前記第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および前記第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、偶数となるように設けられていることを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載されたロータリエンコーダにおいて、前記第１ロータパターンおよび前記第２ロータパターンは、それぞれ前記回転軸を中心とする連続した磁束結合巻線であり、
前記ステータは、
前記第１ロータパターンおよび前記第２ロータパターンと磁束結合可能に配置される送信巻線群と、
前記第１ロータパターンおよび前記第２ロータパターンと磁束結合可能に配置される受信巻線群と、を備える電磁誘導式であることを特徴とするロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、所定の回転軸において測定方向に回転するロータと、ロータから回転角度を検出する検出信号を受信するステータと、ステータが受信した検出信号に基づき回転角度を演算する演算手段と、を備えるロータリエンコーダが知られている。ロータリエンコーダは、マイクロメータやマイクロメータヘッド、ハイトゲージ、ホールテスト等に用いられる。このようなロータリエンコーダにおける検出方式としては、光学式や電磁誘導式、磁気式などがある。
【0003】
例えば、特許文献１に記載のアブソリュートロータリエンコーダは、トラックが同心円状に配置されたトラック群を有するロータと、トラック群と磁束結合可能に配置された送信巻線群および受信巻線群を有するステータと、を備える。トラック群の各トラックは、ロータ上に配置された第１及び第２の半径の線状円弧部を含むとともに軸を中心とする連続した一つのリング状の磁束結合巻線であり、トラック群の少なくとも２つのトラックの線状円弧部の数は、互いに異なる。具体的には、アブソリュートロータリエンコーダは、３６度周期のトラックおよび４０度周期のトラックを用いることで、２つのトラックから得られる受信信号に基づいて絶対角度を演算している。これにより、アブソリュートエンコーダは、必要なときだけ絶対角度を演算することで間欠的な動作が実現できるため、角度の検出頻度を低減させ、使用電力の低下を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００６－３２２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、物理的にロータリエンコーダの小型化ができても、部品の加工精度や組立て精度は容易には向上せず、また、２つのトラックから検出される検出信号における差分の誤差であるトラック間誤差が悪化することがある。トラック間誤差は、ロータとステータとの位置ずれ等により生じる。このため、ロータリエンコーダは、ロータとステータとの位置ずれ等を想定して、ある程度のトラック間誤差があっても絶対角度の演算ができるように、トラック間誤差の許容範囲である合成許容値を有している。トラック間誤差が合成許容値を超えると、ロータリエンコーダは、絶対角度の演算をすることができない。
そして、ロータリエンコーダを小型化すると、それにともない合成許容値が小さくなり、トラック間誤差も悪化することがあるため、トラック間誤差が合成許容値を超えやすくなり絶対角度の演算の実現が困難になるという問題がある。
そして、ロータリエンコーダを小型化すると、それにともない合成許容値が小さくなり、トラック間誤差も悪化することがあるため、トラック間誤差が合成許容値を超えやすくなり絶対角度の演算の実現が困難になるという問題がある。
【0006】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、十分な合成許容値を確保することができるロータリエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のロータリエンコーダは、所定の回転軸において測定方向に回転するロータと、ロータから回転角度を検出する検出信号を受信するステータと、ステータが受信した検出信号に基づき回転角度を演算する演算手段と、を備える。ロータは、回転軸を中心として複数の単位パターンを測定方向に沿って配置する第１ロータパターンと、回転軸を中心として第１ロータパターンにおける複数の単位パターンよりも少ない単位パターンを測定方向に沿って配置する第２ロータパターンと、を備える。第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられる。演算手段は、ステータにより第１ロータパターンと第２ロータパターンのそれぞれから検出された検出信号に基づいてロータの回転角度を演算することを特徴とする。
【0008】
このような本発明によれば、ロータにおける第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられるため、最大公約数が１である場合と比較して、演算に用いられる検出信号が検出される第１ロータパターンおよび第２ロータパターンの周期は、半分以下となる。また、最大公約数が１である場合と比較して、合成許容値は、そのままロータリエンコーダを小型化したときの合成許容値の２倍以上となり、小型化する前の合成許容値に近い合成許容値を保つことができる。したがって、ロータリエンコーダは、小型化を図りつつ、十分な合成許容値を確保することができる。
【0009】
この際、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、偶数となるように設けられていることが好ましい。
【0010】
ここで、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数が奇数となるように設けられている場合、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンからの検出信号に基づく演算手段の演算結果である回転角度に誤差が生じやすく、精度を保つことが困難なことがある。
しかしながら、このような構成によれば、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、偶数となるように設けられているため、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンからの検出信号に基づく演算手段の演算結果の精度が低下することを防止し、精度を保つことができる。
しかしながら、このような構成によれば、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、偶数となるように設けられているため、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンからの検出信号に基づく演算手段の演算結果の精度が低下することを防止し、精度を保つことができる。
【0011】
この際、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンは、それぞれ回転軸を中心とする連続した磁束結合巻線であり、ステータは、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンと磁束結合可能に配置される送信巻線群と、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンと磁束結合可能に配置される受信巻線群と、を備える電磁誘導式であることが好ましい。
【0012】
このような構成によれば、ロータリエンコーダは電磁誘導式であるため、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数の設計や、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンに対応するステータの設計などを、従来技術に基づいて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態に係るロータリエンコーダにおけるロータを示す平面図
【図2】前記ロータリエンコーダにおけるステータを示す平面図
【図3】前記ロータリエンコーダにおけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示す図
【図4】従来の小型化したロータリエンコーダにおけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示す図
【図5】従来の小型化以前のロータリエンコーダにおけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の一実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロータリエンコーダ１のロータ３を示す平面図であり、図２は、ロータリエンコーダ１のステータ４を示す平面図である。
ロータリエンコーダ１は、図１および図２に示すように、所定の回転軸２において測定方向に回転するロータ３と、ロータ３から回転角度を検出する検出信号を受信するステータ４と、を備える。ロータリエンコーダ１は、図示しない測定機器であるマイクロメータに用いられる。ロータリエンコーダ１は、マイクロメータの内部に設けられている。マイクロメータは、ステータ４に対してロータ３を測定方向に回転させ、ステータ４に対するロータ３の回転角度を検出し、検出結果を図示しない表示手段などに出力する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロータリエンコーダ１のロータ３を示す平面図であり、図２は、ロータリエンコーダ１のステータ４を示す平面図である。
ロータリエンコーダ１は、図１および図２に示すように、所定の回転軸２において測定方向に回転するロータ３と、ロータ３から回転角度を検出する検出信号を受信するステータ４と、を備える。ロータリエンコーダ１は、図示しない測定機器であるマイクロメータに用いられる。ロータリエンコーダ１は、マイクロメータの内部に設けられている。マイクロメータは、ステータ４に対してロータ３を測定方向に回転させ、ステータ４に対するロータ３の回転角度を検出し、検出結果を図示しない表示手段などに出力する。
【0015】
回転軸２は、ロータ３とステータ４とを支持する略円柱状の部材である。回転軸２には金属やガラス、樹脂などの素材を用いることができる。また、回転軸２の端部には、図示しない測定対象と接触する測定子が設けられている。
ロータ３は、図１に示すように、ステータ４と対向し回転軸２と直交する面Ｓ１を有する略円環状の絶縁基板３０と、回転軸２を中心として複数の単位パターン３１０を測定方向に沿って配置する第１ロータパターン３１と、回転軸２を中心として第１ロータパターン３１における複数の単位パターン３１０よりも少ない単位パターン３２０を測定方向に沿って配置する第２ロータパターン３２と、回転軸２が通る軸孔２０と、を備える。絶縁基板３０は、ガラスエポキシ樹脂やガラス、シリコン等の材料にて構成することができる。軸孔２０は、面Ｓ１と直交する方向に回転軸２を挿通するように絶縁基板３０の中央に設けられている。絶縁基板３０は、面Ｓ１において外径が１３．５ｍｍ、回転軸２が通る軸孔２０の内径が８ｍｍとなるように形成されている。
ロータ３は、図１に示すように、ステータ４と対向し回転軸２と直交する面Ｓ１を有する略円環状の絶縁基板３０と、回転軸２を中心として複数の単位パターン３１０を測定方向に沿って配置する第１ロータパターン３１と、回転軸２を中心として第１ロータパターン３１における複数の単位パターン３１０よりも少ない単位パターン３２０を測定方向に沿って配置する第２ロータパターン３２と、回転軸２が通る軸孔２０と、を備える。絶縁基板３０は、ガラスエポキシ樹脂やガラス、シリコン等の材料にて構成することができる。軸孔２０は、面Ｓ１と直交する方向に回転軸２を挿通するように絶縁基板３０の中央に設けられている。絶縁基板３０は、面Ｓ１において外径が１３．５ｍｍ、回転軸２が通る軸孔２０の内径が８ｍｍとなるように形成されている。
【0016】
第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２は、ステータ４と対向するように測定方向である周方向に沿って絶縁基板３０の面Ｓ１に設けられる、それぞれ回転軸２を中心とする連続した磁束結合巻線である。具体的には、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２は、電磁誘導にて起電流を生じる導体にて形成され、それぞれ導体である導線を単一のループ状にするとともに略波状、若しくは略歯車状に形成されている。第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２には、銅や、金などの電気抵抗が小さい材料が用いられる。
【0017】
第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０は、測定方向に沿って、所定のピッチＰ１で磁場が発生するように設けられている。具体的には、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０は、２２．５度周期となるピッチＰ１にて磁場が発生するように設けられている。
第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０は、所定のピッチＰ２で磁場が発生するように設けられている。具体的には、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０は、約２５．７１度周期となるピッチＰ２にて磁場が発生するように設けられている。
第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０は、所定のピッチＰ２で磁場が発生するように設けられている。具体的には、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０は、約２５．７１度周期となるピッチＰ２にて磁場が発生するように設けられている。
【0018】
そして、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられる。
具体的には、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、偶数となるように設けられている。本実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数は１６であり、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は１４である。したがって、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２となるように設けられる。
具体的には、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、偶数となるように設けられている。本実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数は１６であり、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は１４である。したがって、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２となるように設けられる。
【0019】
ステータ４は、図２に示すように、ロータ３と対向し回転軸２と直交する面Ｓ２を有する略円環状の絶縁基板４０と、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２と磁束結合可能に配置される送信巻線群４１と、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２と磁束結合可能に配置される受信巻線群４２と、回転軸２が通る軸孔２１と、を備える。したがって、ロータリエンコーダ１は、電磁誘導式である。
軸孔２１は、面Ｓ２と直交する方向に回転軸２を挿通するように絶縁基板４０の中央に設けられている。絶縁基板４０は、ガラスエポキシ樹脂やガラス、シリコン等の材料にて構成することができる。
送信巻線群４１および受信巻線群４２は、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数のそれぞれに対応するように設計されている。送信巻線群４１および受信巻線群４２には、銅や、金などの電気抵抗が小さい材料が用いられる。
軸孔２１は、面Ｓ２と直交する方向に回転軸２を挿通するように絶縁基板４０の中央に設けられている。絶縁基板４０は、ガラスエポキシ樹脂やガラス、シリコン等の材料にて構成することができる。
送信巻線群４１および受信巻線群４２は、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数のそれぞれに対応するように設計されている。送信巻線群４１および受信巻線群４２には、銅や、金などの電気抵抗が小さい材料が用いられる。
【0020】
ロータリエンコーダ１は、先ず、ステータ４の送信巻線群４１を用いてロータ３の第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２に起電流を生じさせる。次に、ステータ４の受信巻線群４２は、ロータ３の第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２から印加される磁場の変化を受信する。ロータリエンコーダ１は、ロータ３とステータ４との相対移動量である回転角度を磁場の変化に基づき測定する。
【0021】
また、ロータリエンコーダ１は、ステータ４が受信した検出信号に基づき回転角度を演算する図示しない演算手段をさらに備える。演算手段は、ステータ４により第１ロータパターン３１と第２ロータパターン３２のそれぞれから検出された検出信号に基づいてロータ３の回転角度を演算する。
ここで、ステータ４に対するロータ３の回転角度の検出方式は、インクリメンタル方式（ＩＮＣ方式）と、アブソリュート方式（ＡＢＳ方式）と、が知られている。
ＩＮＣ方式は、ロータに設けられた一定ピッチのインクリメンタルパターン（ＩＮＣパターン）を連続的に検出し、検出したＩＮＣパターンの数をカウントアップまたはカウントダウンすることで回転角度を検出する方式である。
ＡＢＳ方式は、それぞれピッチの異なるＩＮＣパターンを有する複数のトラックから検出される複数のインクリメンタル信号（ＩＮＣ信号）を合成したり、ランダムに設けられたアブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）を検出しＡＢＳパターンを解析する等により、絶対角度を演算する方式である。
ここで、ステータ４に対するロータ３の回転角度の検出方式は、インクリメンタル方式（ＩＮＣ方式）と、アブソリュート方式（ＡＢＳ方式）と、が知られている。
ＩＮＣ方式は、ロータに設けられた一定ピッチのインクリメンタルパターン（ＩＮＣパターン）を連続的に検出し、検出したＩＮＣパターンの数をカウントアップまたはカウントダウンすることで回転角度を検出する方式である。
ＡＢＳ方式は、それぞれピッチの異なるＩＮＣパターンを有する複数のトラックから検出される複数のインクリメンタル信号（ＩＮＣ信号）を合成したり、ランダムに設けられたアブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）を検出しＡＢＳパターンを解析する等により、絶対角度を演算する方式である。
【0022】
本実施形態では、ピッチＰ１で設けられる第１ロータパターン３１およびピッチＰ２で設けられる第２ロータパターン３２は、それぞれＩＮＣパターンに相当する。演算手段は、第１ロータパターン３１と第２ロータパターン３２のそれぞれから検出された検出信号であるＩＮＣ信号を合成することで絶対角度を演算することができる。ロータリエンコーダ１は、絶対角度を検出することにより、常時角度検出をすることなく、必要なときだけ絶対角度を演算することで間欠的な動作を実現している。これにより、ロータリエンコーダ１は、角度の検出頻度を低減させ、使用電力の低下を図ることができる。
【0023】
図３から図５は、トラック間誤差と合成許容値との関係を示す図である。具体的には、図３（Ａ）は、ロータリエンコーダ１のロータ３を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、ロータリエンコーダ１におけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示すグラフである。また、図４（Ａ）は、従来の小型化したロータリエンコーダ１Ａのロータ３Ａを示す平面図であり、図４（Ｂ）は、従来の小型化したロータリエンコーダ１Ａにおけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示すグラフであり、図５（Ａ）は、従来の小型化以前のロータリエンコーダ１Ｂのロータ３Ｂを示す平面図であり、図５（Ｂ）は、小型化従来の以前のロータリエンコーダ１Ｂにおけるトラック間誤差と合成許容値との関係を示すグラフである。図３（Ｂ）と図４（Ｂ）と図５（Ｂ）とのグラフは、縦軸がトラック間誤差であり、横軸が角度であり、トラック間誤差曲線を示している。また、グラフより破線にて延長された範囲は、合成許容値を示している。
【0024】
図３（Ａ）に示すように、ロータ３における第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２となるように設けられる。これにより、前述のＡＢＳ方式にて絶対角度を演算すると、１回転において、同じ絶対角度が２か所に出現することとなる。したがって、ロータリエンコーダ１は、例えば図３（Ａ）における破線の範囲Ｒ内の第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２を用いて回転角度の検出を実行する。
【0025】
ここで、第１ロータパターンの周期をλ１とし、第２ロータパターンの周期をλ２としたとき、ロータリエンコーダにおける合成許容値δＡＢＳは、式（１）により求めることができる。
【0026】
δＡＢＳ＝│λ１－λ２│ ・・・（１）
【0027】
本実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数は１６であり、λ１は２２．５度周期となる。また、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は１４であり、λ２は約２５．７１周期となる。このため、ロータリエンコーダ１における合成許容値δＡＢＳは、約３．２１４２度となる。
【0028】
図４（Ａ）に示すように、従来の小型化したロータリエンコーダ１Ａでは、第１ロータパターン３１Ａの複数の単位パターン３１０Ａの数は１６であり、λ１は２２．５度周期となる。また、第２ロータパターン３２Ａの複数の単位パターン３２０Ａの数は１５であり、λ２は２４周期となる。このとき、第１ロータパターン３１Ａの複数の単位パターン３１０Ａの数および第２ロータパターン３２Ａの複数の単位パターン３２０Ａの数は、互いの最大公約数が１となるように設けられる。そして、ロータリエンコーダ１Ａにおける合成許容値δＡＢＳを式（１）にて求めると、合成許容値δＡＢＳは、１．５度となる。なお、絶縁基板３０Ａは、面Ｓ１Ａにおいて外径が１３．５ｍｍ、回転軸２が通る軸孔２０の内径が８ｍｍとなるように形成されている。
【0029】
そして、図５（Ａ）に示すように、従来の小型化以前のロータリエンコーダ１Ｂでは、第１ロータパターン３１Ｂの複数の単位パターン３１０Ｂの数は１０であり、λ１は３６度周期となる。また、第２ロータパターン３２Ｂの複数の単位パターン３２０Ｂの数は９であり、λ２は４０周期となる。このとき、第１ロータパターン３１Ｂの複数の単位パターン３１０Ｂの数および第２ロータパターン３２Ｂの複数の単位パターン３２０Ｂの数は、互いの最大公約数が１となるように設けられる。そして、ロータリエンコーダ１Ｂにおける合成許容値δＡＢＳを式（１）にて求めると、合成許容値δＡＢＳは、４度となる。なお、絶縁基板３０Ｂは、面Ｓ１Ｂにおいて外径が１８．２ｍｍ、回転軸２が通る軸孔２０の内径が８ｍｍとなるように形成されている。
【0030】
本発明のロータリエンコーダ１と、従来の小型化したロータリエンコーダ１Ａと、従来の小型化以前のロータリエンコーダ１Ｂと、のそれぞれの合成許容値δＡＢＳは、図３（Ｂ）と図４（Ｂ）と図５（Ｂ）とに示すように、第１ロータパターン３１，３１Ａ，３１Ｂの複数の単位パターン３１０，３１０Ａ，３１０Ｂの数および第２ロータパターン３２，３２Ａ，３２Ｂの複数の単位パターン３２０，３２０Ａ，３２０Ｂの数により変動することがわかる。
具体的には、従来のロータリエンコーダ１Ｂを小型化し、第１ロータパターン３１Ａの複数の単位パターン３１０Ａの数および第２ロータパターン３２Ａの複数の単位パターン３２０Ａの数が互いの最大公約数が１となるように設けられるロータリエンコーダ１Ａでは、図４（Ｂ）と図５（Ｂ）に示すように、従来のロータリエンコーダ１Ｂの合成許容値δＡＢＳ＝４度の半分以下の合成許容値δＡＢＳ＝１．５度となる。
具体的には、従来のロータリエンコーダ１Ｂを小型化し、第１ロータパターン３１Ａの複数の単位パターン３１０Ａの数および第２ロータパターン３２Ａの複数の単位パターン３２０Ａの数が互いの最大公約数が１となるように設けられるロータリエンコーダ１Ａでは、図４（Ｂ）と図５（Ｂ）に示すように、従来のロータリエンコーダ１Ｂの合成許容値δＡＢＳ＝４度の半分以下の合成許容値δＡＢＳ＝１．５度となる。
【0031】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数が互いの最大公約数が２となるように設けられる本発明のロータリエンコーダ１では、合成許容値δＡＢＳ＝約３．２１４２度となる。すなわち、ロータリエンコーダ１は、従来の小型化したロータリエンコーダ１Ａの合成許容値δＡＢＳ＝１．５度の約２倍の合成許容値δＡＢＳを有することとなる。
したがって、ロータリエンコーダ１は、小型化を図りつつ、従来の小型化以前のロータリエンコーダ１Ｂに近い、十分な合成許容値δＡＢＳを確保することができる。
したがって、ロータリエンコーダ１は、小型化を図りつつ、従来の小型化以前のロータリエンコーダ１Ｂに近い、十分な合成許容値δＡＢＳを確保することができる。
【0032】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）ロータ３における第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられるため、最大公約数が１である場合と比較して、演算に用いられる検出信号が検出される第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２の周期は、半分以下となる。また、最大公約数が１である場合と比較して、合成許容値は、そのままロータリエンコーダ１を小型化したときの合成許容値の２倍以上となり、小型化する前の合成許容値に近い合成許容値を保つことができる。したがって、ロータリエンコーダ１は、小型化を図りつつ、十分な合成許容値を確保することができる。
（１）ロータ３における第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられるため、最大公約数が１である場合と比較して、演算に用いられる検出信号が検出される第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２の周期は、半分以下となる。また、最大公約数が１である場合と比較して、合成許容値は、そのままロータリエンコーダ１を小型化したときの合成許容値の２倍以上となり、小型化する前の合成許容値に近い合成許容値を保つことができる。したがって、ロータリエンコーダ１は、小型化を図りつつ、十分な合成許容値を確保することができる。
【0033】
（２）第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、偶数となるように設けられているため、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２からの検出信号に基づく演算手段の演算結果の精度が低下することを防止し、精度を保つことができる。
（３）ロータリエンコーダ１は電磁誘導式であるため、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数の設計や、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２に対応するステータ４の設計などを、従来技術に基づいて容易に行うことができる。
（３）ロータリエンコーダ１は電磁誘導式であるため、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数の設計や、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２に対応するステータ４の設計などを、従来技術に基づいて容易に行うことができる。
【0034】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ロータリエンコーダ１は、測定機器としてのマイクロメータに用いられていたが、マイクロメータヘッドやハイトゲージ、ホールテスト等の他の測定機器に用いられていてもよい。また、ロータリエンコーダは、センサ等の測定機器以外のものに用いられていてもよい。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ロータリエンコーダ１は、測定機器としてのマイクロメータに用いられていたが、マイクロメータヘッドやハイトゲージ、ホールテスト等の他の測定機器に用いられていてもよい。また、ロータリエンコーダは、センサ等の測定機器以外のものに用いられていてもよい。
【0035】
前記実施形態では、ロータリエンコーダ１は、電磁誘導式であったが、ステータは、送信巻線群を備えず、ロータにおける第１ロータパターンおよび第２ロータパターンは測定方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互になるように配置された磁気式であってもよい。さらに、ロータにおける第１ロータパターンおよび第２ロータパターンは、スリットであってもよく、その他の必要な光学系を備える光学式であってもよい。
要するに、ロータリエンコーダは、用いられる実装形式や検出方式などについて特に限定されるものではなく、その他の測定機器などにおいても利用可能であり、本発明のロータリエンコーダを何に実装するかについては、特に限定されるものではない。
要するに、ロータリエンコーダは、用いられる実装形式や検出方式などについて特に限定されるものではなく、その他の測定機器などにおいても利用可能であり、本発明のロータリエンコーダを何に実装するかについては、特に限定されるものではない。
【0036】
前記実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数は１６であり、第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は１４であり、偶数となるように設けられていたが、奇数となるように設けられていてもよい。
前記実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２となるように設けられていたが、互いの最大公約数が３であってもよいし、４であってもよい。要するに、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられていればよい。
前記実施形態では、第１ロータパターン３１の複数の単位パターン３１０の数および第２ロータパターン３２の複数の単位パターン３２０の数は、互いの最大公約数が２となるように設けられていたが、互いの最大公約数が３であってもよいし、４であってもよい。要するに、第１ロータパターンの複数の単位パターンの数および第２ロータパターンの複数の単位パターンの数は、互いの最大公約数が２以上となるように設けられていればよい。
【0037】
前記実施形態では、演算手段は、第１ロータパターン３１と第２ロータパターン３２のそれぞれから検出された検出信号であるＩＮＣ信号を合成することで絶対角度を演算していたが、他の方法により回転角度を演算してもよい。要するに、演算手段は、ステータにより第１ロータパターンと第２ロータパターンのそれぞれから検出された検出信号に基づいてロータの回転角度を演算することができればよい。
前記実施形態では、ロータ３には、第１ロータパターン３１と第２ロータパターン３２との２つのロータパターンが設けられていたが、ロータは、２つ以上のロータパターンを備えていてもよい。この際、２つ以上のロータパターンにおいて、第１ロータパターンは、回転軸を中心として複数の単位パターンを測定方向に沿って配置し、第２ロータパターンは、回転軸を中心として第１ロータパターンにおける複数の単位パターンよりも少ない単位パターンを測定方向に沿って配置していれば、どのロータパターンを第１ロータパターンおよび第２ロータパターンとして扱ってもよい。
前記実施形態では、ロータ３には、第１ロータパターン３１と第２ロータパターン３２との２つのロータパターンが設けられていたが、ロータは、２つ以上のロータパターンを備えていてもよい。この際、２つ以上のロータパターンにおいて、第１ロータパターンは、回転軸を中心として複数の単位パターンを測定方向に沿って配置し、第２ロータパターンは、回転軸を中心として第１ロータパターンにおける複数の単位パターンよりも少ない単位パターンを測定方向に沿って配置していれば、どのロータパターンを第１ロータパターンおよび第２ロータパターンとして扱ってもよい。
【0038】
前記実施形態では、ロータ３における絶縁基板３０は、面Ｓ１において外径が１３．５ｍｍ、回転軸２が通る軸孔２０の内径が８ｍｍとなるように形成されていたが、ロータにおける絶縁基板は、どのような大きさや形状等に形成されていてもよい。また、前記実施形態では、第１ロータパターン３１および第２ロータパターン３２は、ステータ４と対向するように絶縁基板３０の面Ｓ１、すなわち、平面に設けられていたが、第１ロータパターンおよび第２ロータパターンは、ステータと対向していれば、例えば、略円柱状のロータにおける周面である曲面に設けられていてもよい。また、前記実施形態では、ロータ３の面Ｓ１とステータ４の面Ｓ２とを対向させ、ステータ４は面Ｓ２に対するロータ３の面Ｓ１の回転角度を検出していたが、ロータは略円柱状の部材を有し、ステータはロータの略円柱状の部材を中央に挿入し回転させることができるリング状の部材であってもよい。要するに、ロータとステータの形式や形状は、どのように形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0039】
以上のように、本発明は、ロータリエンコーダに好適に利用できる。
【符号の説明】
【0040】
１，１Ａ，１Ｂ ロータリエンコーダ
２ 回転軸
３，３Ａ，３Ｂ ロータ
３１，３１Ａ，３１Ｂ 第１ロータパターン
３２，３２Ａ，３２Ｂ 第２ロータパターン
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ 第１ロータパターンの単位パターン
３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ 第２ロータパターンの単位パターン
４ ステータ
２ 回転軸
３，３Ａ，３Ｂ ロータ
３１，３１Ａ，３１Ｂ 第１ロータパターン
３２，３２Ａ，３２Ｂ 第２ロータパターン
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ 第１ロータパターンの単位パターン
３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ 第２ロータパターンの単位パターン
４ ステータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】