JP2020071028A - グリッドエンコーダ、及びグリッドエンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゆがみと角度位置を測定し得るグリッドエンコーダ及びグリッドエンコーダ装置を提供する。【解決手段】磁気透過性材料により構成され、第１の表面と、第１の表面の反対側に形成された第２の表面と、を備えたベルト状ベースと、ベルト状ベースの第１の表面又は第２の表面のいずれかに設けられたゆがみグリッドエンコーダセットと、ゆがみグリッドエンコーダセットと同じ側の表面に設けられるとともに、ゆがみグリッドエンコーダセットと隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセットとを備え、ゆがみグリッドエンコーダセットは、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有する。【選択図】図１

Description

本発明はグリッドエンコーダ及びグリッドエンコーダ装置に関し、特にゆがみと角度位置を測定し得るグリッドエンコーダ及びグリッドエンコーダ装置に関する。

従来のグリッドエンコーダは直線性（幅方向及び垂直方向へのゆがみ）又は回転角度を測定するために、磁気透過性材料を用いて作成されており、この磁気透過性材料の表面には凹凸が施されている。そして、センサを、磁界を発生する永久磁石に接近させることにより、凹凸が施された磁気透過性材料の磁界の強度を測定し、回転角度を求めることができる。このような、永久磁石を利用した回転角度の求め方としては以下の特許文献が知られている。

具体的には、測定対象は、その上側の面である第１の面に凹凸が施されており、磁界の強度を測定し得るセンサは、この磁気透過性材料と隙間を開けて併設される。そして、凹凸が付された測定対象とセンサとを相対的に移動させる際に変化する磁場の強度を正弦波（又は矩形波）の波形として測定して移動量を求めることができる。

米国特許第８８３６３２４号明細書

しかしながら、従来の凹凸が付されたグリッドエンコーダは、測定対象の長手方向である真直ぐな軸線に沿って凹部と凸部が形成され且つ短手方向である真直ぐな径方向には凹部と凸部が互い違いに配置される第１の形態か（要するに細長い形状の凹部と凸部が長手方向に沿って延伸している）、又は短手方向に凹部と凸部がそれぞれ延伸し、この凹部と凸部がそれぞれ長手方向に沿って互い違いに配置される第２の形態のいずれかであった。

そのため、径方向へのゆがみを測定し得る場合には、これとは逆に径方向及び真直ぐな軸線の両方と直交する垂直方向へのゆがみを検出できず、垂直方向へのゆがみを検出できる場合には、径方向へのゆがみを検出できなかった。

そこで、本発明は径方向と、垂直方向（又は軸方向）へのゆがみを測定し得ると共に、回転角度又は移動量も測定できるグリッドエンコーダ及びグリッドエンコーダ装置を提供することを目的とする。

本発明はこのような問題に鑑みて、以下の構成を備える。
測定対象を測定するためのグリッドエンコーダであって、
磁気透過性材料により構成され、第１の表面と、前記第１の表面の反対側に形成された第２の表面と、を備えたベルト状ベースと、
前記ベルト状ベースの前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかに設けられたゆがみグリッドエンコーダセットと、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットと同じ側の表面に設けられるとともに、前記ゆがみグリッドエンコーダセットと隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセットとを備え、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットは、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有しており、
前記位置グリッドエンコーダセットは、いずれも前記複数のゆがみ突起エリア及び前記複数のゆがみ凹部エリアが延伸する方向と直交する方向へ延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと、複数の位置凹部エリアとをし、
前記ベルト状ベースは、
長手方向である真直ぐな軸線に沿って延伸するとともに、短手方向である前記真直ぐな軸線と直交する真直ぐな径方向に延伸することにより、略矩形状に形成され、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットの前記複数のゆがみ突起エリアと、前記複数のゆがみ凹部エリアは、前記真直ぐな径方向に互い違いに配置される。

また、本発明の他の実施形態としては、測定対象を測定するためのグリッドエンコーダであって、
磁気透過性材料により構成され、第１の表面と、前記第１の表面の反対側に形成された第２の表面と、を備えたベルト状ベースと、
前記ベルト状ベースの前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかに設けられたゆがみグリッドエンコーダセットと、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットと同じ側の表面に設けられるとともに、前記ゆがみグリッドエンコーダセットと隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセットとを備え、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットは、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有しており、
前記位置グリッドエンコーダセットは、いずれも前記複数のゆがみ突起エリア及び前記複数のゆがみ凹部エリアが延伸する方向と直交する方向へ延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと、複数の位置凹部エリアとをし、
前記ベルト状ベースは円環状に形成された環状ベースであり、
前記ゆがみグリッドエンコーダセットは、
いずれも前記環状ベースに対応するように円環状に延伸する共に、全ての前記ゆがみ突起エリア及び全ての前記ゆがみ凹部エリアが円環状に延伸し、
前記環状ベースの中心軸線は全ての前記ゆがみ突起エリアと、全ての前記ゆがみ凹部エリアの円心を通過しており、
前記位置グリッドエンコーダセットが有する全ての前記位置突起エリア及び全ての前記位置凹部エリアは、いずれも前記ゆがみグリッドエンコーダセットと接すると共に、前記ゆがみグリッドエンコーダセットと接する箇所の接線方向と前記ゆがみグリッドエンコーダセットが設けられる表面の法線方向の両方と直交する方向に延伸するように配置されると共に、
前記位置グリッドエンコーダセットは全体として円環状に構成され、
前記環状ベースの中心軸線は円環状に構成された前記位置グリッドエンコーダセットの円心を通過する。

本発明のグリッドエンコーダは、ゆがみグリッドエンコーダセットと同じ側の表面に設けられるとともに、ゆがみグリッドエンコーダセットと隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセットとを備え、ゆがみグリッドエンコーダセットは、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有しており、位置グリッドエンコーダセットは、いずれも複数のゆがみ突起エリア及び複数のゆがみ凹部エリアが延伸する方向と直交する方向へ延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと、複数の位置凹部エリアとを有するので、ゆがみと角度位置を測定し得る。

本発明の第１の実施形態によるストレート型のグリッドエンコーダの斜視図である。 図１の要部拡大図であり、本発明の第１の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットと位置グリッドエンコーダセットを説明するものである。 本発明の第２の実施形態を示し、ベースを板状体に形成し、全体として円環状に形成されたグリッドエンコーダ示す図である。 図３の要部拡大図であり、本発明の第２の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットを説明するものである。 本発明の第３の実施形態を示し、ベースを管状体に形成し、全体として円環状に形成されたグリッドエンコーダ示す図である。 図５のVI−VI断面図であり、本発明の第３の実施形態を説明する図である。 本発明の第４の実施形態のグリッドエンコーダを説明する斜視図である。 図７の要部拡大図であり、本発明の第４の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットと位置グリッドエンコーダセットと接続部の位置関係を説明するものである。 本発明の第５の実施形態のグリッドエンコーダを説明する斜視図である。 図９の要部拡大図であり、本発明の第５の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットと位置グリッドエンコーダセットと接続部の位置関係を説明するものである。 本発明の第６の実施形態のグリッドエンコーダを説明する斜視図である。 図１１の要部拡大図であり、本発明の第６の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットと位置グリッドエンコーダセットの位置関係を説明するものである。 本発明の第７の実施形態のグリッドエンコーダを説明する斜視図である。 図１３の要部拡大図であり、本発明の第７の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセットと位置グリッドエンコーダセットの位置関係を説明するものである。 本発明の第１の実施形態で説明したグリッドエンコーダを直線軸に沿って延伸する測定対象に取り付け、センサと共に使用するグリッドエンコーダ装置を説明する図である。 本発明の第４の実施形態のグリッドエンコーダを円柱状の測定対象に取り付け、センサでゆがみと回転角度を測定するグリッドエンコーダ装置を説明する図である。 本発明の第６の実施形態のグリッドエンコーダを円柱状の測定対象に取り付け、センサでゆがみと回転角度を測定するグリッドエンコーダ装置を説明する図である。 本発明の第７の実施形態のグリッドエンコーダを円柱状の測定対象に直接取り付け、センサでゆがみと回転角度を測定するグリッドエンコーダ装置を説明する図である。 本発明の第１の実施形態のグリッドエンコーダの使用方法のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態と第３の実施形態のグリッドエンコーダの使用方法のフローチャートである。 本発明の第４、第５、第６及び第７の実施形態のグリッドエンコーダの使用方法のフローチャートである。

図１、図２、図１５を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態によるストレート型のグリッドエンコーダ２の斜視図である。また、図２は図１の要部拡大図であり、本発明の第１の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３を説明するものである。

更に、図１５は、本発明の第１の実施形態で説明したグリッドエンコーダ２を直線軸４０に沿って延伸する測定対象４に取り付け、センサ３と共に使用するグリッドエンコーダ装置５０を説明する図である。

図１に示すように、グリッドエンコーダ２は、グリッドエンコーダユニット２０１を備える。また、グリッドエンコーダユニット２０１のベース２０はベルト状を呈し、且つ全体として略矩形状に形成される。

すなわち、グリッドエンコーダユニット２０１のベース２０は、図１に示すように、長手方向には真直ぐな軸線２０２に沿って延伸し、この長手方向と直交する短手方向には真直ぐな径方向２０３（以下、この実施形態において単に径方向とも言う）に沿って延伸することにより、全体として略矩形状に形成される。

また、図１５に示すように、図１に示したグリッドエンコーダ２は長尺状の測定対象４を測定するために用いられる。更に、図１に示したグリッドエンコーダ２は磁気透過性材料により構成され、第１の表面２１１と、第１の表面２１１の反対側に形成された第２の表面２１２を備える。

また、ベルト状のベース２０には、第１の表面２１１に設けられるゆがみグリッドエンコーダセット２２と、このゆがみグリッドエンコーダセット２２と同じ側の表面に設けられるとともに、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセット２３とを備える。

なお、位置グリッドエンコーダセット２３はゆがみグリッドエンコーダセット２２と同じ側の表面に設けられれば足り、第２の表面２１２に設けても差し支えない。更に、ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１）とを有している。

ここで、図１の実施形態では、ゆがみグリッドエンコーダセット２２の複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアは、それぞれ真直ぐな軸線２０２に沿って延伸し且つ真直ぐな径方向２０３に並ぶように互い違いに配置される。

一方、位置グリッドエンコーダセット２３は、いずれも複数のゆがみ突起エリア及び複数のゆがみ凹部エリアが延伸する方向と直交する方向（すなわち径方向）へ延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと、複数の位置凹部エリア（位置凹部２３１）とを有する。

なお、第１の実施形態において、位置グリッドエンコーダセット２３は、例えばインクリメンタル方式のエンコーダ（相対位置出力方式のエンコーダ）であり、図１５の測定対象４に取り付けられたグリッドエンコーダ２がセンサ３と相対的に移動すると、測定が開始された位置から１ずつカウントを増加し又は１ずつカウントを減らす。すなわち、そのスタート位置から何カウント目の位置突起エリアであるか又は位置凹部エリアであるかを数えることにより、測定対象４とセンサ３との相対的な移動量を測定することができる。
なお、本発明において、グリッドエンコーダ２とセンサ３の相対的な移動とは、グリッドエンコーダ２及び測定対象４をそのまま動かさずセンサ３のみを動かす方法と、逆にセンサ３を固定して、グリッドエンコーダ２が設けられた測定対象４を動かす方法のどちらをも含むものとする。

また、上述のように、第１の実施形態において、ゆがみグリッドエンコーダセット２２の複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアは、真直ぐな径方向２０３に互い違いに配置されるので、径方向へのゆがみと、この径方向及び真直ぐな軸線２０２が延伸する方向の両方と直交する垂直方向へのゆがみも測定することができる。

言い換えれば、測定対象４の平坦度を測定することができ横向き（ｌａｔｅｒａｌ）の振動量と垂直（ｖｒｔｉｃａｌ）方向への振動量を測定することができる。更に、位置グリッドエンコーダセット２３も併せ持っているので、これらのパラメータに加えて測定対象４とセンサ３との相対的な移動量についても測定できる。

続いて、図３と図４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。ここで、図３は、ベルト状のベースを全体として円環状となるように接続したものであり、この実施形態ではベースは環状ベース２１である。また、図４は図３の要部拡大図であり、本発明の第２の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２を説明するものである。

なお、この図３と図４の実施形態では、測定対象４のゆがみを測定することができるが、位置を検出するためのエンコーダは設けられていないので回転角度については求められない。

図３に示すように、本発明の第２の実施形態のグリッドエンコーダ２は上述した環状ベース２１の他、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と、接続部２４を備える。環状ベース２１は板状体であり、且つ平面視にてドーナツ状に形成される。また、図３に示すように、環状ベース２１は上側に向いた第１の表面２１１と、その反対側に形成された第２の表面２１２を有する。

ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、本実施形態では、図３に示すように、第１の表面２１１の外周縁の近くに設けられ、図３、図４に示すように、環状ベース２１の円心側にはゆがみグリッドエンコーダセット２２は設けられていない。接続部２４は、図示しない測定対象と接続する際に利用され、円環状に形成される。

また、環状ベース２１は、磁気透過性材料からなり、中心軸線２００を円心とする環状に形成されている。

また、ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、いずれも円環状を呈すると共に、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１、図４参照）とを有し、環状ベース２１の中心軸線２００は、全てのゆがみ突起エリアと全てのゆがみ凹部エリアの円心を通過している。

すなわち、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアは、円心である中心軸線２００を共通の軸とした同心円状に互い違いに配置される。

なお、第２の実施形態では、図３、図４に示すように、外周縁に最も近いエリアがゆがみ突起エリアに形成され、その内側がゆがみ凹部エリアに形成され、その後はゆがみ突起エリア、ゆがみ凹部エリア、ゆがみ突起エリア、・・・、ゆがみ凹部エリア、という具合に、径方向ｘに沿って円心へ向かい互い違いに配置される。

環状ベース２１は、図３に示すように、第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎが中心軸線２００と平行となり、その結果、図４に示すように、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアは、環状ベース２１の径方向ｘに沿って互い違いに配列されることとなる。なお、ゆがみ突起エリア及びゆがみ凹部エリアの数は第２の実施形態では３個ずつであるが、適宜増減させても良い。

また、接続部２４は図３、図４に示す内周縁２１３に隣接するように設けられ、環状ベース２１を図示しない測定対象４と接続する際に用いられる。なお、接続部２４は必ずしも必要なく、測定対象４と接続できれば適宜省略しても差し支えない。

続いて、図５、図６を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。ただし、第３の実施形態において第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。ここで、図５はベースを管状体に形成し、ベルト状のベースを全体として円環状したグリッドエンコーダ２を説明する図である。また、図６は図５のVI−VI断面図であり、本発明の第３の実施形態を説明する図である。

第３の実施形態でも第２の実施形態と同様に測定対象４のゆがみを測定できる。ただし、回転角度を測定できない点については第２の実施形態と同様である。第２の実施形態との異なる点は以下のとおりである。

すなわち、第３の実施形態では、図５に示すように、環状ベース２１は中心軸線２００と平行となるように延伸し、中心軸線２００を円心とした管状体に形成される。そして、第３の実施形態では、図５に示すように第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎが、中心軸線２００と垂直となり、且つ第２の表面２１２は中心軸線２００に臨む。

また、第３の実施形態においては、ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、図５に示すように第１の表面２１１に設けられた管状体である。また、図６に示すように、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１）は、環状ベース２１の軸方向ｙに沿って互い違いに配列される。

更に、第１の表面２１１におけるゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアの境界線は、図６に示すように、環状ベース２１の軸方向ｙ（すなわち、中心軸線２００と平行な方向）に沿って並ぶ。なお、図５では図示されていないが、接続部２４を第２の表面２１２側に設けても良い。

次に、図７、図８、及び図１６を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。ここで、図７は位置グリッドエンコーダセット２３とゆがみグリッドエンコーダセット２２が設けられたグリッドエンコーダ２を説明する斜視図である。

また、図８は図７の要部拡大図であり、本発明の第４の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３と接続部２４の位置関係を説明する図である。更に、図１６は本発明の第４の実施形態のグリッドエンコーダ２を測定対象４に取り付け、センサ３でゆがみと回転角度（角度位置）を測定するグリッドエンコーダ装置５０を説明する図である。

図７に示すように、本発明の第４の実施形態のグリッドエンコーダ２は環状ベース２１と、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と、位置グリッドエンコーダセット２３と、接続部２４を備える。環状ベース２１は板状体であり、且つ平面視にてドーナツ状に形成される。また、図７に示すように、環状ベース２１は上側に向いた第１の表面２１１と、その反対側に形成された第２の表面２１２を有する。

ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、本実施形態では、図８に示すように、第１の表面２１１の外周縁２１４の近くに設けられ、図７、図８に示すように、環状ベース２１の円心側にはゆがみグリッドエンコーダセット２２は設けられていない。

一方、位置グリッドエンコーダセット２３は、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と同じ側の表面（すなわち、本実施形態では第１の表面２１１）に設けられると共に、内周縁２１３側でゆがみグリッドエンコーダセット２２と隣り合うように配列される。

更に、位置グリッドエンコーダセット２３は、図７に示すように、いずれもゆがみグリッドエンコーダセット２２と接すると共に、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と接する箇所の接線方向及びゆがみグリッドエンコーダセット２２が設けられる表面の法線ｎ方向の両方と直交する方向に延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと複数の位置凹部エリア（位置凹部２３１）とを有することによって全体として円環状に構成される。

なお、上述の位置グリッドエンコーダセット２３とゆがみグリッドエンコーダセット２２の位置関係に関しては、全体としての円環ではなく、図８に示すように狭い範囲で見た場合、ゆがみグリッドエンコーダセット２２のゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１）の境界線の延伸方向と、位置グリッドエンコーダセット２３の位置突起エリアと位置凹部エリアが交互に並べられる方向は平行である。このため、以下の説明においては、単に、位置グリッドエンコーダセット２３の延伸方向がゆがみグリッドエンコーダセット２２の延伸方向と平行となる、という場合がある。

また、環状ベース２１と位置グリッドエンコーダセット２３との位置関係としては、図７に示すように、環状ベース２１の中心軸線２００が、円環状に構成された位置グリッドエンコーダセット２３の円心を通過するような位置関係をなす。

接続部２４は、図１６に示すように円柱状の測定対象４と接続する際に利用され、円環状に形成される。また、環状ベース２１は、磁気透過性材料からなり、中心軸線２００を円心とする環状に形成されている。

また、図１６に示すように、ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、いずれも円環状を呈すると共に、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有し、環状ベース２１の中心軸線２００は、全てのゆがみ突起エリアと全てのゆがみ凹部エリアの円心を通過している。すなわち、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアは、円心である中心軸線２００を共通の軸とした同心円状に互い違いに配置される。

なお、第４の実施形態では、図８に示すように、最も外周縁２１４に近いエリアがゆがみ突起エリアに形成され、その内側がゆがみ凹部エリアに形成され、その後はゆがみ突起エリア、ゆがみ凹部エリア、ゆがみ突起エリア、・・・、ゆがみ凹部エリア、という具合に、径方向ｘに沿って円心へ向かい互い違いに配置される。

一方、図８に示すように、位置グリッドエンコーダセット２３は環状ベース２１の内周面２１３側に位置し、接続部２４とゆがみグリッドエンコーダセット２２との間に挟まれるように設けられる。なお、位置グリッドエンコーダセット２３の位置は、これに限定されず、図８の外周縁２１４とゆがみグリッドエンコーダセット２２との間に挟まれるような位置に設けても良い。

環状ベース２１は、図７に示すように、第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎが中心軸線２００と平行となり、その結果、図８に示すように、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアの境界線は、環状ベース２１の径方向ｘに沿って配列されることとなる。なお、ゆがみ突起エリア及びゆがみ凹部エリアの数は第４の実施形態では３個ずつであるが、適宜増減させても良い。

また、接続部２４は、図８に示す内周縁２１３に隣接するように設けられ、環状ベース２１を図１６の測定対象４と接続する際に用いられる。なお、接続部２４は必ずしも必要なく、測定対象４と接続できれば適宜省略しても差し支えない。

第４の実施形態において、位置グリッドエンコーダセット２３は、例えばインクリメンタル方式のエンコーダ（相対位置出力方式のエンコーダ）であり、図１６の測定対象４が回転すると、測定が開始された位置から１ずつカウントを増加し又は１ずつカウントを減らす。すなわち、そのスタート位置から何カウント目の位置突起エリア又は位置凹部エリアかを数えることにより、回転した角度（角度位置）を測定する。

また、第４の実施形態の位置グリッドエンコーダセット２３は、位置突起エリアと位置凹部エリアとが互い違いとなるように、内周縁２１３に沿うように配置される。そのため、図８に示すように、複数の位置突起エリアと複数の位置凹部エリアにより構成される位置グリッドエンコーダセット２３の位置突起エリアと位置凹部エリアとの境界線は、ゆがみグリッドエンコーダセット２２のゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアの境界線が延伸する方向とそれぞれ直交する。

また、接続部２４は図８に示す内周縁２１３に隣接するように設けられ、環状ベース２１を図１６の測定対象４と接続する際に用いられる。なお、接続部２４は必ずしも必要なく、測定対象４と接続できれば適宜省略しても差し支えない

次に、図９、図１０、及び図１８を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。ここで、図９は２重の円環状の位置グリッドエンコーダセット２３を備えたグリッドエンコーダ２を説明する斜視図である。また、図１０は図９の要部拡大図であり、本発明の第５の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３と接続部２４の位置関係を説明するものである。

第５の実施形態では、位置グリッドエンコーダセット２３が、第４の実施形態と異なる点を除き、第４の実施形態と同様なので、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第５の実施形態における位置グリッドエンコーダセット２３は、第１の位置検出用エリア２３１０と第２の位置検出用エリア２３２０を備え、それぞれ以下のように配置される。すなわち、第１の位置検出用エリア２３１０は、図９に示すように、位置突起エリアと位置凹部エリアが互い違いに並べられるように配置されることにより、全体としてはゆがみグリッドエンコーダセット２２の延伸方向と平行に延伸し、径がゆがみグリッドエンコーダセット２２より一回り小さい円環状に形成される。また、第１の位置検出用エリア２３１０はゆがみグリッドエンコーダセット２２と隣接する。

一方、第２の位置検出用エリア２３２０は、位置突起エリアと位置凹部エリアの数が、第１の位置検出用エリア２３１０の位置突起エリアと位置凹部エリアの数と等しく、且つ外周側が第１の位置検出用エリア２３１０に隣接するように設けられ、且つ内周側が接続部２４に隣接するよう設けられる。なお、他の実施形態としては、第２の位置検出用エリア２３２０の位置突起エリアと位置凹部エリアの数は、第１の位置検出用エリア２３１０の位置突起エリアと位置凹部エリアの数と略一致していれば足り、完全に一致しなくても良い。

更に、図１０に示すように、第１の位置検出用エリア２３１０の位置突起エリアと位置凹部エリアの境界線は、第２の位置検出用エリア２３２０の位置突起エリアと位置凹部エリアの境界線とずれている。なお、第１の位置検出用エリア２３１０及び第２の位置検出用エリア２３２０を構成する位置突起エリアと位置凹部エリアの数は適宜調整することができる。

具体的には、第５の実施形態において、位置グリッドエンコーダセット２３は、例えば絶対位置の測定に用いられるアブソリュート型エンコーダを用いることができる。第５の実施形態のようにアブソリュート型エンコーダの場合、測定対象４に取り付けられた位置グリッドエンコーダセット２３が回転しなくても、図示しないセンサ３は、位置グリッドエンコーダセット２３から出力された磁界（すべての位置突起エリアと位置凹部エリアは固有の値を有する）を感知できるので、その度に原点（スタート位置）に戻らなくても、スタート位置から何個目かの位置情報（角度位置）を得られる。

次に、図１１、図１２、図１７を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。ただし、第６の実施形態において第４の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。ここで、図１１は本発明の第６の実施形態を説明する円管状のグリッドエンコーダ２の例である。また、図１２は、図１１の要部拡大図であり、本発明の第６の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３の位置関係を説明するものである。

また、図１６は、本発明の第６の実施形態のグリッドエンコーダ２を測定対象４に取り付け、センサ３でゆがみと回転角度を測定するグリッドエンコーダ装置５０を説明する図である。

ここで、第６の実施形態が、第４の実施形態と異なる点は以下のとおりである。すなわち、第６の実施形態では、図１１に示すように、環状ベース２１は中心軸線２００と平行となるように延伸し、中心軸線２００を円心とした管状体に形成される。そして、第６の実施形態では、図１１に示すように第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎが、中心軸線２００と垂直となり、且つ第２の表面２１２は中心軸線２００に臨む。

また、第６の実施形態においては、ゆがみグリッドエンコーダセット２２は、図１１に示すように第１の表面２１１に設けられた管状体である。また、図１１に示すように、ゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１）は、環状ベース２１の軸方向ｙに沿って互い違いに配列される。このため、第１の表面２１１において、ゆがみグリッドエンコーダセット２２のゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアの境界線は、図１１に示すように、環状ベース２１の軸方向ｙ（すなわち、中心軸線２００と平行な方向）に沿って配置されることとなる。また、第６の実施形態のグリッドエンコーダ２は、図１７に示すように、第２の表面２１２側に設けられた接続部２４によって測定対象４と接続される。

本発明のグリッドエンコーダ２では、図１１に示すように、ゆがみグリッドエンコーダセット２２のゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアとが同心円状となるように、且つ図１７に示すように軸方向ｙに沿って互い違いとなるように配置されることにより、測定対象４における旋回軸Ｌの軸方向ｙのゆがみを測定できる。

一方、位置グリッドエンコーダセット２３は、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と同じ側の表面（すなわち、第６の実施形態では第１の表面２１１）に設けられると共に、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と隣り合うように配列される。

更に、位置グリッドエンコーダセット２３は、いずれもゆがみグリッドエンコーダセット２２と接すると共に、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と接する箇所の接線方向及びゆがみグリッドエンコーダセット２２が設けられる表面の法線方向の両方と直交する方向に延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと複数の位置凹部エリア（位置凹部２３１）とが、中心軸線２００を円心とする円周に沿って並べられることにより、全体として円環状に構成される。

なお、位置グリッドエンコーダセット２３とゆがみグリッドエンコーダセット２２の位置関係に関しては、全体としての円環ではなく、図１２の要部拡大図に示すように狭い範囲で見た場合、ゆがみグリッドエンコーダセット２２のゆがみ突起エリアとゆがみ凹部エリアとの境界線の延伸方向と、位置グリッドエンコーダセット２３の位置突起エリアと位置凹部エリアが交互に並べられる方向は平行である。このため、以下の説明においては、単に、位置グリッドエンコーダセット２３の延伸方向がゆがみグリッドエンコーダセット２２の延伸方向と平行となる、という場合がある。

また、環状ベース２１と位置グリッドエンコーダセット２３との位置関係としては、環状ベース２１の中心軸線２００が、全体として円環状に構成された位置グリッドエンコーダセット２３の円心を通過するような位置関係をなす。

続いて、図１３と図１４を参照して本発明の第７の実施形態を説明する。ただし、第７の実施形態は第６の実施形態と多くの構成が共通するので、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。ここで、図１３は本発明の第７の実施形態のグリッドエンコーダを説明する斜視図である。また、図１４は図１３の要部拡大図であり、本発明の第７の実施形態のゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３の位置関係を説明するものである。

具体的には、第７の実施形態において、位置グリッドエンコーダセット２３は、絶対位置の測定に用いられるアブソリュート型エンコーダを用いるが、アブソリュート型エンコーダを用いた場合の特徴は第５の実施形態と同様なので説明を省略する。

以上の説明から明らかなように、第２の実施形態〜第７の実施形態で説明したグリッドエンコーダ２の主な特徴としては、円環状のゆがみグリッドエンコーダセット２２の複数のゆがみ突起エリアと複数のゆがみ凹部エリア（ゆがみ凹部２２１）を互い違いに配置し、且つ環状ベース２１の中心軸線２００が全てのゆがみ突起エリアと、全てのゆがみ凹部エリアの円心を通過することにより、図１及び図２で説明した真直ぐな径方向２０３及び垂直方向におけるゆがみの測定の要領を、径方向ｘにおけるゆがみの量と軸方向ｙにおけるゆがみの量の測定に応用することができる。

続いて、図１と図２で説明したグリッドエンコーダ２を用いて、図１５の直線軸４０に沿って延伸する測定対象４を測定するグリッドエンコーダ装置５０の使用方法を説明する。

グリッドエンコーダ装置５０は、測定対象４にグリッドエンコーダ２のグリッドエンコーダユニット２０１を設けることにより、測定対象４の真直ぐな径方向２０３に沿ったゆがみと垂直方向におけるゆがみに加え、センサ３と測定対象４との相対的な移動量を測定できる。

具体的には、グリッドエンコーダ２は、直線軸４０に沿って配置される。また、センサ３は、アナログ磁気感知素子（図示せず）を備え、グリッドエンコーダ２のグリッドエンコーダユニット２０１との間に隙間ができる程度に離して設けられ、且つ磁界の強さを検出できる程度に近づけた位置に設けられる。

センサ３は、測定対象４との間で相対的な位置が変化することにより、位置グリッドエンコーダセット２３に互い違いに設けられた位置突起エリアと位置凹部エリアからの強度が異なる磁界を順番に測定することにより、矩形波を示す磁界を測定することができる。すなわち、センサ３は、位置突起エリアから検出される磁界の強度と、位置凹部エリアから検出される磁界の強度とでは検出される磁界の強さが異なることを利用して、位置変移量を求める。

なお、第１の実施形態のグリッドエンコーダ２は真直ぐな軸線２０２に沿って延伸する直線状に形成され、且つグリッドエンコーダ２の底面が測定対象４の上側の面に直接取り付けられている。また、磁界の検出方法については後述するが、センサ３としては、磁気抵抗センサ又はホールセンサを用いることができる。

次に、図１６を参照して、本発明の第２の実施形態、第４の実施形態、及び第５の実施形態のグリッドエンコーダ２が、センサ３と共に測定対象４に取り付けられたグリッドエンコーダ装置５０を説明する。

図１６では、図７で説明した第４の実施形態のグリッドエンコーダ２が円柱状の測定対象４に取り付けられている。具体的には、グリッドエンコーダ２が測定対象４を取り囲むように設けられる。

センサ３は、ゆがみグリッドエンコーダセット２２に加えて、位置グリッドエンコーダセット２３からの磁界をも検出できるように、径方向ｘに延伸した長尺状に形成される。

なお、第２の実施形態と第５の実施形態のグリッドエンコーダ２についても、取り付け方法は図１６で説明する第４の実施形態のグリッドエンコーダ２と同様なので説明を省略する。

具体的には、本発明の第２の実施形態、第４の実施形態、及び第５の実施形態のグリッドエンコーダ２の第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎは図３、図７、及び図９に示すように中心軸線２００と平行である。

そのため、グリッドエンコーダ２を測定対象４に取り付ける際は、内周縁２１３が測定対象４側に位置し、接続部２４によって測定対象４に取り付けることが必要である。

続いて、図１７と図１８を参照して、本発明の第３の実施形態、第６の実施形態、及び第７の実施形態のグリッドエンコーダ２が、センサ３と共に測定対象４に取り付けられたグリッドエンコーダ装置５０を説明する。

具体的には、本発明の第３の実施形態、第６の実施形態、及び第７の実施形態のグリッドエンコーダ２が測定対象４に取り付けられる場合、図１７に示すように、環状ベース２１の第２の表面２１２が測定対象４側に位置することとなる。

また、図１７から明らかなように、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３はそれぞれ接続部２４を介して測定対象４の外周面４１に取り付けられているので、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３はいずれも測定対象４から離間する。

また、本発明の第３の実施形態、第６の実施形態、及び第７の実施形態のグリッドエンコーダ２の第１の表面２１１と第２の表面２１２の法線ｎは、図５、図１１、及び図１３に示したとおり中心軸線２００に対して垂直となる。このため、必ずしも図１７の実施形態のように接続部２４を用いてグリッドエンコーダ２と測定対象４を接続する必要はなく、図１８に示すように、グリッドエンコーダ２の第２の表面２１２を測定対象４の外周面４１に直接取り付けても差し支えない。

続いて、図１９を参照して測定対象４の測定方法を説明する。ここで、図１９は本発明の第１の実施形態のグリッドエンコーダ２を搭載したグリッドエンコーダ装置５０の使用方法のフローチャートである。

第１の実施形態のグリッドエンコーダ２を用いたグリッドエンコーダ装置５０は、直線軸４０に沿って延伸する測定対象４の平坦度、直線性の誤差、すなわち、測定対象４が図１の真直ぐな径方向２０３及び垂直方向にどの程度ゆがんでいるか測定するものであり、以下その測定方法を説明する。また、図１９を参照して、移動量と、移動速度と、加速度を計算する方法についても併せて説明する。

先ず、いずれのパラメータを測定する場合でも共通してステップＳ１０を行う。すなわち、測定対象４の直線軸４０（図１５）の延伸方向と、グリッドエンコーダ２の真直ぐな軸線２０２（図１）の延伸方向がずれていると正確な測定ができないため、両者の延伸方向が一致するように位置合わせする。

次に、ステップＳ２１、ステップＳ２２、及びステップＳ２３からなるルートの測定方法について説明する。図１５の測定対象４とセンサ３が相対的な移動を開始すると、第１の実施形態（図１、図２）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０（図１５）は以下のように動作する。

センサ３は、測定対象４に取り付けられたゆがみグリッドエンコーダセット２２の真直ぐな径方向２０３へのゆがみによって生じる磁場分布の変化を検出し、磁場分布の変化を電気信号（電圧）に変換して、図示しないマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ，Micro Control Unit）に出力する（ステップＳ２１）。

マイクロコントロールユニットはこのセンサ３から出力された電気信号に基づいて、測定対象４が真直ぐな径方向２０３に沿ってどの程度ずれているか位置を求め（ステップＳ２２）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。

このようにして、測定対象４とセンサ３とを相対的に移動させた際の測定対象４の真直ぐな径方向２０３へのゆがみを検出することができる（Ｓ２３）。すなわち、測定対象４の直線性がどの程度で横方向へどの程度曲がっているかを測定できる。

次に、ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ２２、及びステップＳ２３からなるルートの測定方法について説明する。このルートの特徴は、ルックアップテーブル(ｌｏｏｋ ｕｐ ｔａｂｌｅ， ＬＵＴ)を参照することにより、図１のグリッドエンコーダ２が取り付けられた図１５の測定対象４の垂直方向へのゆがみを測定できる点にある。

測定対象４とセンサ３が相対的に移動すると、第１の実施形態（図１、図２）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０（図１５）は以下のように動作する。

すなわち、センサ３のアナログ磁気感知素子（図示せず）が、相対的に移動する測定対象４に取り付けられたゆがみグリッドエンコーダセット２２の磁束(flux)の大きさの変化を検知することにより磁場の強度を検出し（ステップＳ３１）、磁場の強度の変化を電気信号に変換して、図示しないマイクロコントロールユニットに出力する。

次に、マイクロコントロールユニットはこのセンサ３から出力された電気信号に基づいて、図示しないルックアップテーブル（ＬＵＴ） に記憶された磁場の強度と垂直方向のゆがみの量の対応表を参照し（ステップＳ３２）、測定対象４の垂直方向へのゆがみの量を計算し（ステップＳ２２）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。

このようにして、測定対象４とセンサ３とを相対的に移動させた際の、測定対象４の垂直方向のゆがみを検出することができる（ステップＳ２４）。

なお、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に記憶する情報としては三平方の定理を利用して垂直方向へのゆがみを求めるため、以下の情報を記憶しておくことが考えられる。すなわち、ステップＳ２１、ステップＳ２２を経由するルートでは、真直ぐな径方向２０３へのゆがみを測定できるが、このとき、真直ぐな径方向へのゆがみが、１．７３であったとする。また、この時のステップＳ３１、ステップＳ３２を経由して得られたゆがみが２．０であったとする。

ここで、ステップＳ３１とステップＳ３２を経て得られるゆがみはアナログ磁気感知素子によって検出されるので、例えば１，１．４１，１．７３，２等の単一の数値に過ぎず、且つ、図１の実施形態では径方向に沿ってゆがみグリッドエンコーダセット２２が互い違いに並べられているに過ぎないので、直接的に垂直方向へのゆがみを求めることはできない。すなわち、垂直方向へゆがんでいることによって得られた値（垂直成分のゆがみ）なのか径方向へゆがんでいることによって得られた値（径方向成分のゆがみ）なのか、直接的には知るすべがない。

しかし、測定対象４の全体のゆがみと真直ぐな径方向２０３へのゆがみの両方が分かれば、垂直方向へのゆがみの量（垂直成分）を求めることができる。上記の例であれば、三平方の定理により、１：２：１．７３となることから、不知の垂直方向へのゆがみは１であることが導かれる。

そのため、ルックアップテーブルには１を記憶しておく。なお、図１９のフローチャートではステップＳ３１、ステップＳ３２のルート単独で垂直方向のゆがみを求めることができるように記載されているが、ステップＳ２１、ステップＳ２２のルートの測定も併せて行う場合がある。ただし、垂直方向へのゆがみを測定できるのであれば、その他の方法によって求めても差し支えない。

なお、真直ぐな径方向２０３へのゆがみ、すなわち直線性については、ルックアップテーブルを参照するステップＳ３２を経由しない、中間のルート（Ｓ２１、Ｓ２２を経る）で足りるので説明を省略する。

また、本発明のグリッドエンコーダ２はゆがみグリッドエンコーダセット２２に加えて、位置グリッドエンコーダセット２３を備えるので、垂直方向及び真直ぐな径方向２０３へのゆがみを測定できる他、後述する方法で移動量も測定できる。

すなわち、センサ３は、位置グリッドエンコーダセット２３が発生させる磁場を検出し（Ｓ４１）、インクリメンタル方式のエンコーダの場合には相対的な移動量を求め、絶対位置を測定するアブソリュート型エンコーダの場合には、原点（スタート位置）から何個目かの位置情報（角度位置）を直接得て、移動量に関する情報を得ることができる（Ｓ４２）。

なお、移動速度の求め方については、ある時間で区切り、回転角度（角度位置）の変化量を計算することで算出できるが、その求め方については従来技術と同様なので説明を省略する。また、加速度についても、求め方は従来と同様なので説明を省略する。

以上のように、本発明は、直線軸４０に沿って延伸する測定対象４のゆがみと移動量を、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３を用いて測定できる。

次に、図２０を参照して第２の実施形態と第３の実施形態のグリッドエンコーダ２が取り付けられた測定対象４の軸方向ｙのゆがみと径方向ｘのゆがみの算出方法を説明する。なお、第２の実施形態と第３の実施形態のグリッドエンコーダ２ではゆがみのみを測定することができ、回転角度は測定できない。

先ずは、測定対象４の旋回軸Ｌと、グリッドエンコーダ２の円心（中心軸線２００）がずれていると回転運動に支障をきたし、更に正確な測定ができないため、両者の偏心量を最小化すべく測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心を一致させ、同心円上となるように位置合わせをする（ステップＳ１）。

そして、測定対象４が回転運動を開始すると、第２の実施形態（図３）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０は以下のように動作する。

すなわち、回転運動するグリッドエンコーダ２のゆがみグリッドエンコーダセット２２が、センサ３によって検知される。センサ３は、測定対象４の径方向ｘへの偏向（すなわち、真っ直ぐに延伸せずに「く」の字に曲がっていないか等）によって生じる磁場分布の変化を検出し（ステップＳ２）、磁場分布の変化を電気信号（電圧）に変換して、図示しないマイクロコントロールユニットに出力する。

マイクロコントロールユニットはこのセンサ３から出力された電気信号に基づいて測定対象４のゆがみの量を計算し（ステップＳ３）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。このようにして、測定対象４を回転させた際の、測定対象４の径方向ｘのゆがみを検出することができる。

次に、第３の実施形態（図５、図６）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０の動作を説明する。なお、この実施形態でも測定対象４のゆがみを測定することはできるが、回転角度を測定することはできない。

まず最初に、測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心（中心軸線２００）の偏心量を最小化すべく、測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心を一致させる点は同様である（ステップＳ１）。

そして、測定対象４が回転運動を開始すると、これに取り付けられたグリッドエンコーダ２のゆがみグリッドエンコーダセット２２はセンサ３によって検知される（ステップＳ２）。センサ３は、測定対象４の軸方向ｙへの偏向によって生じる磁場分布の変化を検出し、磁場分布の変化を電気信号（電圧）に変換して、図示しないマイクロコントロールユニットに出力し、マイクロコントロールユニットが演算することにより、測定対象４を回転させた際の、測定対象４の軸方向ｙのゆがみを検出することができる（ステップＳ３）。

次に、図２１を参照して、本発明の図１６、図１７、及び図１８のグリッドエンコーダ装置５０の動作を説明する。ここで、図２１は、本発明の第４（図７、環状ベース２１が板状）、第５（図９、位置グリッドエンコーダセット２３が２重の円環）、第６（図１１、環状ベースが円管状）及び第７の実施形態のグリッドエンコーダ（図１３）の使用方法を説明するフローチャートである。

図２１のフローチャートは、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３の両方を備えたグリッドエンコーダ２を用いるものであり、測定対象４のゆがみに加えて回転角度をも測定できる点に特徴がある。

図１６に示したグリッドエンコーダ装置５０を用いて測定対象４の径方向ｘのゆがみと、回転角度（角度位置）と、回転速度と、加速度を計算する方法を説明する。

先ず、いずれのパラメータを測定する場合でも共通してステップＳ１００を行う。すなわち、測定対象４の旋回軸Ｌと、グリッドエンコーダ２の円心（中心軸線２００）がずれていると回転運動に支障をきたし、正確な測定ができないため、両者の偏心量を最小化すべく測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心を一致させ、同心円上となるように位置合わせをする。

次に、ステップＳ２１０、ステップＳ２２０、及びステップＳ２３０からなるルートの測定方法について説明する。測定対象４が回転運動を開始すると、図１６のグリッドエンコーダ装置５０は以下のように動作する。

すなわち、回転運動するグリッドエンコーダ２のゆがみグリッドエンコーダセット２２が、センサ３によって検知される。センサ３は、測定対象４の径方向ｘへの偏向によって生じる磁場分布の変化を検出し、磁場分布の変化を電気信号（電圧）に変換して、図示しないマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）に出力する（ステップＳ２１０）。

マイクロコントロールユニットはこのセンサ３から出力された電気信号に基づいて、測定対象４の径方向のゆがみの量を得るために位置情報を求め（ステップＳ２２０）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。

このようにして、測定対象４を回転させた際における測定対象４の径方向ｘのゆがみと振動量を検出することができる（Ｓ２３０）。

次に、第６の実施形態（図１１、図１２）及び第７の実施形態（図１３、図１４）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０（図１７、図１８）の動作を、ステップＳ１００、ステップＳ２１０、ステップＳ２２０、及びステップＳ２４０からなるルートのフローチャートを参照して説明する。

まず最初に、測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心（中心軸線２００）の偏心量を最小化すべく、測定対象４の旋回軸Ｌとグリッドエンコーダ２の円心を一致させる点は同様である（ステップＳ１００）。

そして、測定対象４が回転運動を開始すると、これに取り付けられたグリッドエンコーダ２のゆがみグリッドエンコーダセット２２はセンサ３によって検知される。センサ３は、測定対象４の軸方向ｙへの偏向によって生じる磁場分布の変化を検出し（ステップＳ２１０）、磁場分布の変化を電気信号（電圧）に変換して、図示しないマイクロコントロールユニットに出力する。

マイクロコントロールユニットは、このセンサ３から出力された電気信号に基づいて、測定対象４の軸方向のゆがみの量を計算し（ステップＳ２２０）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。

このようにして、測定対象４を回転させた際の、測定対象４の軸方向ｙのゆがみと振動量を検出することができる（ステップＳ２４０）。

次に、ステップＳ３１０、ステップＳ３２０、ステップＳ２２０、及びステップＳ２４０からなるルートの測定方法について説明する。このルートの特徴は、ルックアップテーブルには磁場の強度とゆがみの対応表が記憶されており、径方向ｘのゆがみを測定し得る図７のグリッドエンコーダ２を用いた場合でも、軸方向ｙのゆがみを知ることができる点にある。

なお、ルックアップテーブルに記憶しておく内容は図１９のフローチャートの説明ですでに述べているので省略する。

測定対象４が回転運動を開始すると、第４の実施形態及び第５の実施形態のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０は以下のょうに動作する。

すなわち、センサ３のアナログ磁気感知素子（図示せず）が、回転運動する測定対象４に取り付けられたグリッドエンコーダ２のゆがみグリッドエンコーダセット２２の磁束(flux)の大きさを検知することにより磁場の強度を検出し（ステップＳ３１０）、磁場の強度の変化を電気信号に変換して、図示しないマイクロコントロールユニットに出力する。

次に、マイクロコントロールユニットはこのセンサ３から出力された電気信号に基づいて、図示しないルックアップテーブル(LUT) に記憶された磁場の強度と軸方向ｙのゆがみの量の対応表を参照し（ステップＳ３２０）、測定対象４の軸方向ｙのゆがみの量を計算し（ステップＳ２２０）、図示しない表示装置によってその数値を表示する。このようにして、測定対象４を回転させた際の、測定対象４の軸方向ｙのゆがみを検出することができる（ステップＳ２３０）。

なお、第６の実施形態（図１１、図１２）及び第７の実施形態（図１３、図１４）のグリッドエンコーダ２を備えたグリッドエンコーダ装置５０（図１０、図１１）の動作については、ルックアップテーブルにより、測定対象４の軸方向ｙのゆがみに代えて径方向ｘのゆがみを検出できる点を除き同様なので説明を省略する。

また、ステップＳ３２０を含む左側のルートで径方向ｘのゆがみを測定する場合には、図７のグリッドエンコーダ２に代えて、図１１のグリッドエンコーダ２を利用すれば足りるので、説明を省略する。このように、本発明のグリッドエンコーダ２はゆがみグリッドエンコーダセット２２に加えて、位置グリッドエンコーダセット２３を備えるので、軸方向ｙ及び径方向のゆがみを測定できる他、後述するように角度位置も測定できる。

すなわち、センサ３は、位置グリッドエンコーダセット２３が発生させる磁場を検出し（Ｓ４１０）、インクリメンタル方式のエンコーダの場合には相対的な回転角度を求め、絶対位置を測定するアブソリュート型エンコーダの場合には、原点（スタート位置）から何個目かの位置情報（角度位置）を直接得て、角度位置に関する情報を得ることができる（Ｓ４２０）。なお、回転速度と加速度の求め方はすでに述べたとおりなので説明を省略する。

以上のように、本発明は、測定対象４のゆがみと角度位置を、ゆがみグリッドエンコーダセット２２と位置グリッドエンコーダセット２３を用いて測定できる。

以上のように、本発明のグリッドエンコーダ２は、直線軸４０に沿って延伸する長尺状の測定対象４に取り付けられた際は、長尺状の測定対象４の真直ぐな径方向２０３のゆがみと垂直方向のゆがみの両方を測定でき、更に、センサ３と測定対象４との相対的な移動量も測定できる。

一方、本発明のグリッドエンコーダ２は、円柱状の測定対象４に取り付けられた際は、径方向ｘのゆがみ及び軸方向ｙのゆがみの両方を測定でき、更に、測定対象４の回転量も測定できる。

以上の説明は、本発明の実施例に過ぎず、これを以って特許請求の範囲を限定するものではない。また、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に簡単な付加や変化を加えたに過ぎないものについても、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものとする。

２ グリッドエンコーダ
２０ ベース
２００ 中心軸線
２０１ グリッドエンコーダユニット
２０２ 真直ぐな軸線
２０３ 真直ぐな径方向
２１ 環状ベース
２１１ 第１の表面
２１２ 第２の表面
２１３ 内周縁
２１４ 外周縁
２２ グリッドエンコーダセット
２２１ ゆがみ凹部
２３ 位置グリッドエンコーダセット
２３１ 位置凹部
２３１０ 第１の位置検出用エリア
２３２０ 第２の位置検出用エリア
２４ 接続部
３ センサ
４ 測定対象
４０ 直線軸
４１ 外周面
５０ グリッドエンコーダ装置
ｎ 法線
ｘ 径方向
ｙ 軸方向

Claims (11)

1. 測定対象を測定するためのグリッドエンコーダであって、
   磁気透過性材料により構成され、第１の表面と、前記第１の表面の反対側に形成された第２の表面と、を備えたベルト状ベースと、
   前記ベルト状ベースの前記第１の表面又は前記第２の表面のいずれかに設けられたゆがみグリッドエンコーダセットと、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセットと同じ側の表面に設けられるとともに、前記ゆがみグリッドエンコーダセットと隣合うように配列される位置グリッドエンコーダセットとを備え、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセットは、互い違いに配置された複数のゆがみ突起エリアと、複数のゆがみ凹部エリアとを有しており、
   前記位置グリッドエンコーダセットは、いずれも前記複数のゆがみ突起エリア及び前記複数のゆがみ凹部エリアが延伸する方向と直交する方向へ延伸し、且つ互い違いに配置された複数の位置突起エリアと、複数の位置凹部エリアとを有する
   ことを特徴とするグリッドエンコーダ。
2. 前記ベルト状ベースは、
   長手方向である真直ぐな軸線に沿って延伸するとともに、短手方向である前記真直ぐな軸線と直交する真直ぐな径方向に延伸することにより、略矩形状に形成され、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセットの前記複数のゆがみ突起エリアと、前記複数のゆがみ凹部エリアは、前記真直ぐな径方向に互い違いに配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のグリッドエンコーダ。
3. 前記真直ぐな軸線に沿って延伸する測定対象に取り付けられ、前記測定対象のゆがみと位置変移量を測定するグリッドエンコーダ装置であって、
   請求項２に記載の前記グリッドエンコーダと、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットが前記測定対象と共に移動する際に発生する磁界の変化を検出するアナログ磁気感知素子を備え、且つ前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットと間隔をあけて設けられたセンサとを備え、
   前記センサは、
   前記位置突起エリアから検出される磁界の強度と、前記位置凹部エリアから検出される磁界の強度とでは検出される磁界の強さが異なることを利用して、前記位置変移量を求めると共に、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセットから検出される磁界の強度に基づいて前記測定対象の前記径方向へのゆがみと、前記径方向と前記真直ぐな軸線の両方と直交する垂直方向へのゆがみを測定する
   ことを特徴とするグリッドエンコーダ装置。
4. 前記ベルト状ベースは円環状に形成された環状ベースであり、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセットは、
   いずれも前記環状ベースに対応するように円環状に延伸する共に、全ての前記ゆがみ突起エリア及び全ての前記ゆがみ凹部エリアが円環状に延伸し、
   前記環状ベースの中心軸線は全ての前記ゆがみ突起エリアと、全ての前記ゆがみ凹部エリアの円心を通過しており、
   前記位置グリッドエンコーダセットが有する全ての前記位置突起エリア及び全ての前記位置凹部エリアは、いずれも前記ゆがみグリッドエンコーダセットと接すると共に、前記ゆがみグリッドエンコーダセットと接する箇所の接線方向と前記ゆがみグリッドエンコーダセットが設けられる表面の法線方向の両方と直交する方向に延伸するように配置されると共に、
   前記位置グリッドエンコーダセットは全体として円環状に構成され、
   前記環状ベースの中心軸線は円環状に構成された前記位置グリッドエンコーダセットの円心を通過する
   ことを特徴とする請求項１に記載のグリッドエンコーダ。
5. 前記環状ベースは板状体に形成されると共に、前記法線方向は前記中心軸線と平行であり、前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び位置グリッドエンコーダセットは前記第１の表面に形成され、且つ前記ゆがみグリッドエンコーダセットの前記複数のゆがみ突起エリアと前記複数のゆがみ凹部エリアの間の境界線は前記環状ベースの径方向に沿って配列され、
   前記位置グリッドエンコーダセットは、前記環状ベースの内周縁と前記ゆがみグリッドエンコーダセットの間又は、前記環状ベースの外周縁と前記ゆがみグリッドエンコーダセットの間に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載のグリッドエンコーダ。
6. 前記環状ベースは管状体に形成されると共に、前記法線方向は、前記中心軸線と垂直であり、且つ前記第２の表面は前記中心軸線に臨み、前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び位置グリッドエンコーダセットは前記第１の表面に形成され、且つ前記ゆがみグリッドエンコーダセットの前記複数のゆがみ突起エリアと前記複数のゆがみ凹部エリアの間の境界線は前記環状ベースの軸方向に沿って配列される
   ことを特徴とする請求項４に記載のグリッドエンコーダ。
7. 前記位置グリッドエンコーダセットは、インクリメンタル方式のエンコーダ又はアブソリュート型エンコーダのいずれかである
   ことを特徴とする請求項４に記載のグリッドエンコーダ。
8. 所定の旋回軸を回転軸として回転する略円柱状の測定対象に取り付けられ、前記測定対象のゆがみと角度位置を測定するグリッドエンコーダ装置であって、
   前記中心軸線が前記旋回軸と一致し且つ前記測定対象の外周面を取り囲むように設けられた請求項４〜７のいずれか一項に記載のグリッドエンコーダと、
   前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットが前記測定対象と共に回転する際に発生する磁界の変化を検出するアナログ磁気感知素子を備え、且つ前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットと間隔をあけて設けられたセンサと、を備える
   ことを特徴とするグリッドエンコーダ装置。
9. 前記グリッドエンコーダの前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットは、接続部によって前記測定対象の前記外周面に接続されて前記測定対象と共に回転する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のグリッドエンコーダ装置。
10. 前記グリッドエンコーダの前記ゆがみグリッドエンコーダセット及び前記位置グリッドエンコーダセットは、前記中心軸線に向かう内側の表面が前記測定対象の前記外周面に直接取付けられている
    ことを特徴とする請求項８に記載のグリッドエンコーダ装置。
11. 前記アナログ磁気感知素子は、磁気抵抗センサ又はホールセンサである
    ことを特徴とする請求項８に記載のグリッドエンコーダ装置。

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