JP2024065033A - アブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正装置、及び、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時の回転体の位置によらず角度偏差の最大値を抑制する。【解決手段】アブソリュートエンコーダ２は、第１角度情報と、第２角度情報と、第２係数に基づいて、第２回転体が起動時の角度に戻るまで第１回転体を回転させることで生成される第２回転体の磁気干渉により第１回転体に生じる角度偏差を示す第２回転体角度偏差が小さくなるように補正する第２回転体オフセット値を決定する第２回転体オフセット値決定部１２１ｑと、起動時の第１角度情報と第１係数とに基づいて、第１角度情報によって示される角度と第１回転体の実際の角度との差を示す第１回転体角度偏差が小さくなるように補正する第１回転体オフセット値、及び、第２回転体オフセット値を合算した総合オフセット値を決定する総合オフセット値決定部１２１ｔと、総合オフセット値を用いて第１回転体角度偏差を補正する補正部１２１ｒと、を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、アブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正装置、及び、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正方法に関する。

従来から、各種の制御装置において、モータなどの回転軸の位置や角度を検出するために用いられるロータリエンコーダが知られている。このようなロータリエンコーダに関する技術としては、例えば、以下のような制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この制御装置は、回転体の回転角度を検出するエンコーダによる角度検出値を、その軸ずれによる検出誤差に相当する補正量を用いて補正する。この制御装置は、補正後の角度検出値と位置指令とを比較して位置偏差を求め、位置偏差をゼロに近づけるようにモータを制御する。

特開２０１０－１４８２４８号公報

ところで、ロータリエンコーダには、相対的な角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、絶対的な角度を検出するアブソリュート型のエンコーダ（以下「アブソリュートエンコーダ」という。）と、が存在する。アブソリュートエンコーダは、起動時の回転体の角度を基準にして、その基準からの回転量で回転体の角度を検出する。

しかしながら、アブソリュートエンコーダは、製造ばらつき等によって、検出される回転体の角度と実際の回転体の角度との間に誤差（以下「角度偏差」という。）が含まれることがある。また、一般に、アブソリュートエンコーダは、起動時の回転体の角度（以下「起動位置」という。）を基準、すなわちゼロ点として、その後の回転体の角度を検出する。このとき、ゼロ点における角度偏差は検出上０［ｄｅｇ］とみなされる。このため、従来のアブソリュートエンコーダにおいて、回転体の起動角度によって回転体の角度偏差の基準が異なるため、全角度範囲における角度偏差のうち、その絶対値が最大のもの（以下「最大角度偏差」という。）が変動する。

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、起動時の回転体の角度によらず角度偏差の最大値を抑制するアブソリュートエンコーダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るアブソリュートエンコーダは、第１回転体の絶対角度を示す第１角度情報を生成する角度情報生成部と、前記第１角度情報と、前記第１回転体とは回転周期の異なる第２回転体の絶対角度を示す第２角度情報と、所定の第２係数に基づいて、前記第２回転体が起動時の角度に戻るまで前記第１回転体を回転させることで生成される前記第２回転体の角度偏差を示す第２回転体角度偏差が小さくなるように補正する第２回転体オフセット値を決定する第２回転体オフセット値決定部と、起動時の前記第１角度情報と所定の第１係数とに基づいて、前記第１角度情報によって示される角度と前記第１回転体の実際の角度との差を示す第１回転体角度偏差が小さくなるように補正する第１回転体オフセット値、及び、前記第２回転体オフセット値を合算した総合オフセット値を決定する総合オフセット値決定部と、前記総合オフセット値を用いて前記第１回転体角度偏差を補正する補正部と、を備え、前記第１係数は、前記第１回転体角度偏差に基づいて算出され、前記第２係数は、前記第２回転体角度偏差に基づいて決定される。

本発明に係るアブソリュートエンコーダによれば、起動時の回転体の位置によらず角度偏差の最大値を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示すアブソリュートエンコーダの構成を、シールドプレートを除いた状態で概略的に示す斜視図である。 図２に示すアブソリュートエンコーダの構成を、ケースを除いた状態で概略的に示す斜視図である。 図３に示すアブソリュートエンコーダの構成を、角度センサ支持基板を除いた状態で概略的に示す平面図である。 図３に示される角度センサ支持基板を下面側から見た図である。 図４に示すアブソリュートエンコーダのＡ－Ａ断面図である。 図４に示すアブソリュートエンコーダのＢ－Ｂ断面図である。 図４に示すアブソリュートエンコーダのＣ－Ｃ断面図である。 図１に示すアブソリュートエンコーダが備えるマイコンの機能的構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の１回転における角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおいて、主軸の基準が７２［ｄｅｇ］である場合における、角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の基準が０［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおける主軸の基準が７２［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおける多回転角度偏差の波形の一例を示すグラフである。 図１に示すアブソリュートエンコーダにおける角度偏差を補正するオフセット値の決定処理の一例を示すフローチャートである。 ｓｉｎ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例を示す図である。 ｃｏｓ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例を示す図である。 ｓｉｎ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形の一例を示す図である。 ｃｏｓ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形の一例を示す図である。 ｓｉｎ１θの角度偏差成分の多回転角度偏差を表す波形の一例を示す図である。 ｃｏｓ１θの角度偏差成分の多回転角度偏差を表す波形の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正装置、及び、アブソリュートエンコーダの角度偏差補正方法について図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施の形態、変形例では、同一又は同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、図面において歯車は歯部形状を省略して示す。また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係るアブソリュートエンコーダ２の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、アブソリュートエンコーダ２の構成を、シールドプレート７を除いた状態で概略的に示す斜視図である。図２では、アブソリュートエンコーダ２のケース４及び角度センサ支持基板５が透過されて示される。図３は、アブソリュートエンコーダ２の構成を、ケース４を除いた状態で概略的に示す斜視図である。図３では、アブソリュートエンコーダ２の角度センサ支持基板５が透過されて示される。図４は、アブソリュートエンコーダ２の構成を、角度センサ支持基板５を除いた状態で概略的に示す平面図である。

図５は、角度センサ支持基板５を下側から見た平面図である。図６は、アブソリュートエンコーダ２のＡ－Ａ断面図である。図７は、アブソリュートエンコーダ２のＢ－Ｂ断面図である。図８は、アブソリュートエンコーダ２のＣ－Ｃ断面図である。図９は、アブソリュートエンコーダ２が備えるマイコン１２１の機能的構成を概略的に示すブロック図である。以下、アブソリュートエンコーダ２の構造を具体的に説明する。

本実施の形態においては、説明の便宜上、アブソリュートエンコーダ２についてＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向及びＺ軸方向は夫々Ｘ軸方向に直交する。本実施の形態において、Ｘ軸方向を左側或いは右側と、Ｙ軸方向を前側或いは後側と、Ｚ軸方向を上側或いは下側ともいう。図１，２に示すアブソリュートエンコーダ２の姿勢において、Ｘ軸方向における手前側が左側であり、Ｘ軸方向における奥側が右側である。また、図１，２に示すアブソリュートエンコーダ２の姿勢において、Ｙ軸方向における手前側が前側であり、Ｙ軸方向における奥側が後側である。また、図１，２に示すアブソリュートエンコーダ２の姿勢において、Ｚ軸方向における上側が上側であり、Ｚ軸方向における下側が下側である。Ｚ軸方向で上側から視た状態を平面視と、Ｙ軸方向で前側から視た状態を正面視と、Ｘ軸方向で左側から視た状態を側面視という。このような方向の表記はアブソリュートエンコーダ２の使用姿勢を制限するものではなく、アブソリュートエンコーダ２は任意の姿勢で使用され得る。

アブソリュートエンコーダ２は、例えば、モータ１の主軸１ａの複数回転にわたる回転角度を特定して出力するアブソリュート型のロータリエンコーダである。本実施の形態では、アブソリュートエンコーダ２はモータ１のＺ軸方向の上側の端部に設けられている。本実施の形態では、アブソリュートエンコーダ２は、平面視で略矩形状を有しており、正面視及び側面視で主軸１ａの延在方向である上下方向に薄い横長の矩形状を有している。つまり、アブソリュートエンコーダ２は上下方向よりも水平方向に長い偏平な直方体形状を有している。

アブソリュートエンコーダ２は内部構造を収容する中空角筒状のケース４を備えている。ケース４は、少なくともモータ１の主軸１ａの一部、主軸ギア１０、第１中間ギア２０、第２中間ギア３０、第１副軸ギア４０、及び第２副軸ギア５０などを包囲する複数（例えば４つ）の外壁部４ａを含み、上側の端部が開蓋されている。

シールドプレート７は、矩形の板状部材である。シールドプレート７は、ネジによって、外壁部４ａの上側の端部に固定されることでケース４を閉蓋する。シールドプレート７は、軸線方向（Ｚ軸方向）において角度センサＳｐ，Ｓｑ，Ｓｒとアブソリュートエンコーダ２の外部との間に設けられている板状部材である。シールドプレート７は、ケース４の内部に設けられている角度センサＳｐ，Ｓｑ，Ｓｒがアブソリュートエンコーダ２の外部で発生している磁束によって磁気干渉を受けることを防ぐための磁束遮へい部材である。シールドプレート７は、例えば磁性体で形成されている。

モータ１は、一例として、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータであってもよい。一例として、モータ１は波動歯車装置等の減速機構を介して産業用等のロボットを駆動する駆動源として適用されるモータであってもよい。モータ１の主軸１ａは上下方向の両側がモータのケースから突出している。アブソリュートエンコーダ２はモータ１の主軸１ａの回転角度をデジタル信号として出力する。

モータ１の形状は、平面視で略矩形状を有し、上下方向においても略矩形状を有している。つまり、モータ１は略立方体形状を有している。平面視においてモータ１の外形を構成する４つの外壁部の夫々の長さは例えば２５ｍｍであり、すなわち、モータ１の外形は、平面視で２５ｍｍ角である。なお、モータ１の外形は、平面視で２５ｍｍ角であることに限定されない。モータ１の外形は、モータ１の用途に応じて異なる大きさで構成されてもよい。また、モータ１に設けられるアブソリュートエンコーダ２は、例えばモータ１の外形形状に合わせて２５ｍｍ角である。なお、アブソリュートエンコーダ２は、モータ１の外形形状に合わせた大きさであればよく、２５ｍｍ角であることに限定されない。

図１，２においては、角度センサ支持基板５がケース４及びシールドプレート７とともにアブソリュートエンコーダ２の内部を覆うように設けられている。

図３，５に示すように、角度センサ支持基板５は、平面視で略矩形状を有し、上下方向に薄い板状のプリント配線基板である。図２から図４に示すように、コネクタ６は、角度センサ支持基板５に接続されており、アブソリュートエンコーダ２と外部装置（不図示）を接続するためのものである。

図２から図４に示すように、アブソリュートエンコーダ２は、第１ウォームギア部１１（第１駆動歯車）を有する主軸ギア１０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２は、第１ウォームホイール部２１（第１従動歯車）、第２ウォームギア部２２（第２駆動歯車）及び第３ウォームギア部２８（第３駆動歯車）を有する第１中間ギア２０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２は、第３ウォームホイール部３１（第３従動歯車）及び第１平歯車部３２（第４駆動歯車）を有する第２中間ギア３０を含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２は、第２ウォームホイール部４１（第２従動歯車）を有する第１副軸ギア４０と、第２平歯車部５１（第３従動歯車）を有する第２副軸ギア５０とを含んでいる。また、アブソリュートエンコーダ２は、マグネットＭｐと、マグネットＭｐに対応する角度センサＳｐと、マグネットＭｑと、マグネットＭｑに対応する角度センサＳｑと、マグネットＭｒと、マグネットＭｒに対応する角度センサＳｒと、マイコン１２１とを含んでいる。

図４、及び図６に示すように、モータ１の主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、アブソリュートエンコーダ２に回転力を伝達する入力軸である。主軸ギア１０は、モータ１の主軸１ａに固定されており、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持されている。第１ウォームギア部１１は、モータ１の主軸１ａの回転に従って回転するように、主軸ギア１０の外周に設けられている。主軸ギア１０において、第１ウォームギア部１１は、その中心軸が主軸１ａの中心軸と一致又は略一致するように設けられている。主軸ギア１０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。主軸ギア１０は、例えばポリアセタール樹脂から形成されている。

図３、及び図４に示すように、第１中間ギア２０は、主軸ギア１０の回転を、第１副軸ギア４０及び第２中間ギア３０に伝えるギア部である。第１中間ギア２０は、軸２３によってギアベース部３に略平行に伸びる回転軸線の周りに軸支されている。第１中間ギア２０は、その回転軸線の方向に延伸する略円筒形状の部材である。第１中間ギア２０は、第１ウォームホイール部２１と、第２ウォームギア部２２と、第３ウォームギア部２８とを含み、内部に貫通孔が形成され、この貫通孔に軸２３が挿通されている。この軸２３をギアベース部３に設けられた第１中間ギア軸支部２７に挿通することで、第１中間ギア２０が軸支されている。第１ウォームホイール部２１、第２ウォームギア部２２、及び第３ウォームギア部２８は、この順で互いに離れた位置に配置される。第１中間ギア２０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第１中間ギア２０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

図４、及び図７に示すように、第１ウォームホイール部２１は第１中間ギア２０の外周に設けられている。第１ウォームホイール部２１は、第１ウォームギア部１１と噛み合い、第１ウォームギア部１１の回転に従って回転するように設けられている。第１ウォームホイール部２１と第１ウォームギア部１１との軸角は９０°又は略９０°に設定されている。

第１ウォームホイール部２１の外径に特別な制限はないが、図示の例では、第１ウォームホイール部２１の外径は第１ウォームギア部１１の外径より小さく構成されている。これにより、アブソリュートエンコーダ２では、上下方向の寸法の小型化が図られている。

第２ウォームギア部２２は、第１ウォームホイール部２１とともに第１中間ギア２０の外周に設けられており、第１ウォームホイール部２１の回転に伴って回転するようになっている。第１中間ギア２０において、第２ウォームギア部２２は、その中心軸が第１ウォームホイール部２１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。

図４、及び図８に示すように、第３ウォームギア部２８は第１中間ギア２０の外周に設けられており、第１ウォームホイール部２１の回転に伴って回転するようになっている。第１中間ギア２０において、第３ウォームギア部２８は、その中心軸が第１ウォームホイール部２１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。

図４に示すように、第１副軸ギア４０は、主軸１ａの回転に従い、減速されてマグネットＭｑと一体となって回転する。第１副軸ギア４０は、ギアベース部３から略垂直に突出する軸により軸支され、第２ウォームホイール部４１と、マグネットＭｑを保持する保持部と、を含む平面視で略円形状の部材である。第１副軸ギア４０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第１副軸ギア４０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

第２ウォームホイール部４１は、第１副軸ギア４０の外周に設けられており、第２ウォームギア部２２と噛み合い、第２ウォームギア部２２の回転に従って回転するように設けられている。第２ウォームホイール部４１と第２ウォームギア部２２との軸角は９０°又は略９０°に設定されている。第２ウォームホイール部４１の回転軸線は、第１ウォームギア部１１の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。

図４、及び図８において、第２中間ギア３０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速して第２副軸ギア５０に伝える円盤状のギア部である。第２中間ギア３０は、第２ウォームギア部２２と、第２副軸ギア５０に設けられる第２平歯車部５１との間に設けられる。第２平歯車部５１は、第１平歯車部３２と噛み合う。第２中間ギア３０は、第１中間ギア２０の第３ウォームギア部２８と噛み合う第３ウォームホイール部３１と、第２平歯車部５１を駆動する第１平歯車部３２とを有する。第２中間ギア３０は、例えば、ポリアセタール樹脂で形成されている。第２中間ギア３０は、平面視で略円形状の部材である。第２中間ギア３０は、ギアベース部３に軸支されている。

第２中間ギア３０を備えることにより、その分、後述する第２副軸ギア５０を第３ウォームギア部２８から遠ざけた位置に配置することができる。このため、マグネットＭｒ、Ｍｑとの間の距離を長くして互いの漏れ磁束の影響を減らすことができる。また、第２中間ギア３０を備えることにより、その分減速比を設定できる範囲が拡がり設計の自由度が向上する。

第３ウォームホイール部３１は、第２中間ギア３０の外周に設けられており、第３ウォームギア部２８と噛み合い、第３ウォームギア部２８の回転に従って回転するように設けられている。第１平歯車部３２は、第２中間ギア３０の外周にその中心軸が第３ウォームホイール部３１の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。第１平歯車部３２は、第２平歯車部５１と噛み合い、第３ウォームホイール部３１の回転に従って回転するように設けられている。第３ウォームホイール部３１及び第１平歯車部３２の回転軸線は、第１ウォームギア部１１の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。

図８において、第２副軸ギア５０は、主軸１ａの回転に従って回転し、主軸１ａの回転を減速してマグネットＭｒに伝える、平面視で円形状のギア部である。第２副軸ギア５０は、ギアベース部３から略垂直に伸びる回転軸線周りに軸支されている。第２副軸ギア５０は、第２平歯車部５１と、マグネットＭｒを保持する磁石保持部とを含む。

第２平歯車部５１は、第２副軸ギア５０の外周にその中心軸が第１平歯車部３２の中心軸と一致又は略一致するように設けられている。第２平歯車部５１は、第１平歯車部３２と噛み合い、第３ウォームホイール部３１の回転に従って回転するように設けられている。第２平歯車部５１の回転軸線は、第１平歯車部３２の回転軸線と平行又は略平行に設けられている。第２副軸ギア５０は、樹脂材料や金属材料など種々の材料から形成することができる。第２副軸ギア５０は、ポリアセタール樹脂から形成されている。

ここで、第１ウォームホイール部２１が第１ウォームギア部１１に噛み合うために、第１ウォームホイール部２１が第１ウォームギア部１１に向かう方向を第１噛み合い方向Ｐ１（図４の矢印Ｐ１方向）とする。同様に、第２ウォームギア部２２が第２ウォームホイール部４１に噛み合うために、第２ウォームギア部２２が第２ウォームホイール部４１に向かう方向を第２噛み合い方向Ｐ２（図４の矢印Ｐ２方向）とする。さらに、第３ウォームギア部２８が第３ウォームホイール部３１に噛み合うために、第３ウォームギア部２８が第３ウォームホイール部３１に向かう方向を第３噛み合い方向Ｐ３（図４の矢印Ｐ３方向）とする。本実施の形態においては、第１噛み合い方向Ｐ１、第２噛み合い方向Ｐ２、及び第３噛み合い方向Ｐ３は共に水平面（ＸＹ平面）に沿う方向となっている。

マグネットＭｐは、主軸ギア１０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定される。マグネットＭｐは、ホルダ部１６を介して主軸ギア１０の中心軸に設けられているマグネット支持部１７に支持されている。ホルダ部１６は、アルミニウム合金などの非磁性体により形成されている。ホルダ部１６の内周面は、マグネットＭｐの径方向における外周面に接してこの外周面を保持するように、マグネットＭｐの外径や外周面の形状に対応して、例えば、環状に形成されている。また、マグネット支持部１７の内周面は、ホルダ部１６の外周面に接するように、ホルダ部１６の外径や外周面の形状に対応して、例えば、環状に形成されている。マグネットＭｐは、主軸ギア１０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。

図２，３及び図５に示すように、第１センサ部として機能する角度センサＳｐは、主軸ギア１０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介してマグネットＭｐの上面に上下方向に対向するように、角度センサ支持基板５の下面５ａに設けられる。一例として、角度センサＳｐは、アブソリュートエンコーダ２の後述するギアベース部３に配設された基板支柱１１０によって支持されている角度センサ支持基板５に固定されている。角度センサＳｐは、マグネットＭｐの磁極を検知し、第１信号としての検知した情報（以下「検知情報」という。）をマイコン１２１に出力する。マイコン１２１は、入力された磁極に関する検知情報に基づいてマグネットＭｐの回転角度を特定することにより、主軸ギア１０の回転角度、つまり主軸１ａの回転角度を特定する。主軸１ａの回転角度の分解能は角度センサＳｐの分解能に対応する。マイコン１２１は、後述するように、特定された第１副軸ギア４０の回転角度及び特定された主軸１ａの回転角度に基づいて主軸１ａの回転角度を特定し、これを出力する。マイコン１２１は、一例としてモータ１の主軸１ａの回転角度をデジタル信号として出力するようにしてもよい。

角度センサＳｑは、第２センサ部として機能し、第２ウォームホイール部４１の回転角度、すなわち第１副軸ギア４０の回転角度を検知する。マグネットＭｑは、第１副軸ギア４０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定されている。マグネットＭｑは、第１副軸ギア４０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。図３に示すように、角度センサＳｑは、第１副軸ギア４０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介してマグネットＭｑの上面に上下方向に対向するように設けられる。

一例として、角度センサＳｑは、角度センサＳｐが固定された角度センサ支持基板５に、角度センサＳｐが固定される面と同一の面において固定されている。角度センサＳｑは、マグネットＭｑの磁極を検知し、第２信号としての検知情報をマイコン１２１に出力する。マイコン１２１は、入力された磁極に関する検知情報に基づいてマグネットＭｑの回転角度、つまり第１副軸ギア４０の回転角度を特定する。

角度センサＳｒは、第２センサ部として機能し、第２平歯車部５１の回転角度、すなわち第２副軸ギア５０の回転角度を検知する。マグネットＭｒは、第２副軸ギア５０の上面に双方の中心軸が一致又は略一致するように固定されている。マグネットＭｒは、第２副軸ギア５０の回転軸線に対して垂直な方向に並んだ２極の磁極を有している。図３に示すように、角度センサＳｒは、第２副軸ギア５０の回転角度を検知するために、その下面が隙間を介してマグネットＭｒの上面に上下方向に対向するように設けられる。

一例として、角度センサＳｒは、アブソリュートエンコーダ２の後述するギアベース部３に配設された基板支柱１１０によって支持されている角度センサ支持基板５に固定されている。角度センサＳｒは、マグネットＭｒの磁極を検知し、第２信号としての検知情報をマイコン１２１に出力する。マイコン１２１は、入力された磁極に関する検知情報に基づいてマグネットＭｒの回転角度、つまり第２副軸ギア５０の回転角度を特定する。

各角度センサには比較的分解能が高い磁気式角度センサを使用してもよい。磁気式角度センサは、例えば、それぞれの回転体の軸方向において、各マグネットの磁極を含む端面と、一定の隙間を介して対向配置される。アブソリュートエンコーダ２において、角度センサに用いられる磁気式角度センサの構成には限定されない。例えば、磁気式角度センサは、それぞれの回転体の外周方向において、各マグネットの磁極を含む端面と、一定の隙間を介して対向配置される構成であってもよい。磁気式角度センサは、これらマグネットの磁極の回転に基づいて変動する磁界の強さを物理量として検出することで、対向する回転体の回転角度を特定してデジタル信号を出力する。磁気式角度センサは、一例として、磁極を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいてデジタル信号を出力する演算回路と、を含む。検知素子は、例えばホールエレメントやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数（例えば４つ）含んでもよい。なお、各角度センサは磁界の向き（ベクトル）を物理量として検出するように構成されてもよい。

演算回路は、例えば複数の検知素子の出力の差や比をキーとしてルックアップテーブルを用いてテーブル処理によって回転角度を特定するようにしてもよい。この検知素子と演算回路とは一つのＩＣチップ上に集積されてもよい。このＩＣチップは薄型の直方体形状の外形を有する樹脂中に埋め込まれてもよい。各角度センサは、不図示の配線部材を介して検知した各回転体の回転角度に対応するデジタル信号である角度信号をマイコン１２１に出力する。例えば、各角度センサは各回転体の回転角度を複数ビット（例えば７ビット）のデジタル信号として出力する。

図５に示すように、マイコン１２１は、角度センサ支持基板５にはんだ付けや接着などの方法により固定されている。マイコン１２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、角度センサＳｐ，Ｓｑ，Ｓｒのそれぞれから出力される回転角度を表すデジタル信号を取得し、主軸ギア１０の回転角度を演算する。

図９に示すマイコン１２１の各ブロックは、マイコン１２１としてのＣＰＵがプログラムを実行することによって実現されるファンクション（機能）を表したものである。図９に示すように、マイコン１２１は、角度偏差補正方法を実行するために、角度情報生成部１２１ｐ、係数決定部１２１s、副軸オフセット値決定部１２１ｑ、記憶部１２１ｂ、総合オフセット値決定部１２１ｔ、及び、補正部１２１ｒを備える。つまり、マイコン１２１は、角度偏差補正方法を実行するための角度偏差補正装置として機能する。マイコン１２１の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵやＲＡＭ（Random Access Memory）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。従って、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

次に、本実施の形態のアブソリュートエンコーダ２における、回転軸の角度偏差、角度偏差を補正する値であるオフセット値の概要を説明する。

図１０は、アブソリュートエンコーダ２における主軸１ａの１回転における角度偏差の波形の一例を示すグラフである。図１０に示す角度偏差の波形Ａｒ１において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が主軸１ａを回転させることで生成された角度によって示される角度と、主軸１ａの実際の角度と、の角度偏差を示す。主軸１ａは第１回転体の一例である。アブソリュートエンコーダ２において、主軸１ａの角度偏差は、主軸１ａの１回転（３６０°）に亘る。

アブソリュートエンコーダ２は、モータ１の制御を行う外部制御装置（以下「コントローラＣ」という。）に対して、角度情報生成部１２１ｐが生成したモータ１の主軸１ａの回転角度を出力する。コントローラＣは、アブソリュートエンコーダ２から出力された回転角度に基づいてモータ１の動作制御を行う。

しかしながら、アブソリュートエンコーダ２によって特定される回転角度には、主軸１ａの位置（角度）に応じた固有の角度偏差が含まれる。固有の角度偏差は、アブソリュートエンコーダ２毎に異なる。固有の角度偏差はアブソリュートエンコーダ２の製造ばらつきによって生じる。製造ばらつきは、例えば歯車などの部品の組み立て、アブソリュートエンコーダ２において回転軸の位置検出に用いられるマグネットＭｐ、Ｍｑ、Ｍｒや角度センサＳｐ、Ｓｑ、Ｓｒの位置関係等の製造工程で含まれるばらつきである。

アブソリュートエンコーダ２は、起動時の主軸１ａの起動位置を基準（ゼロ点）として、その後の主軸１ａの位置を検出する。図１０に示した角度偏差の波形Ａｒ１において、主軸１ａの基準は、０［ｄｅｇ］である。図１０に示した角度偏差の波形Ａｒ１において、主軸１ａの１回転における最大角度偏差は、０．２２４［ｄｅｇ］である。

図１１は、アブソリュートエンコーダ２において、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］である場合における、角度偏差の波形Ａｒ２の一例を示すグラフである。図１１において、横軸は主軸１ａの回転角度を示す。また、図１１において、縦軸は主軸１ａの回転角度に対応する角度偏差の値を示す。図１１には、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ２とともに、比較のために図１０に示した基準が０［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ１を示している。角度偏差の波形Ａｒ２において、最大角度偏差は、０．１６０［ｄｅｇ］である。最大角度偏差とは、複数の角度偏差の絶対値（－０．２２４であれば０．２２４、＋０．１６０であれば０．１６０）を比較したときにおける最大の値である。図１１に示すように、アブソリュートエンコーダ２において、基準が０［ｄｅｇ］の角度偏差の波形Ａｒ１と、基準が７２［ｄｅｇ］の角度偏差Ａｒ２とを比較する。起動位置０［ｄｅｇ］と７２［ｄｅｇ］とで比較した最大角度偏差の差異は、起動位置の相違により｜－０．２２４｜－｜０．１６０｜＝０．０６４［ｄｅｇ］の最大角度偏差の差異が生じる。つまり、アブソリュートエンコーダ２において、主軸１ａの起動位置によって主軸１ａの基準となる角度偏差の値が異なる。このため、アブソリュートエンコーダ２において、主軸１ａの起動位置が異なる場合、最大角度偏差が変動することが考えられる。

回転式のアブソリュートエンコーダは、主軸１ａが１回転することにより生じる角度偏差は、主軸１ａが１回転することで元に戻る周期性を有する。従って、主軸１ａの角度偏差は、フーリエ変換を行うことにより、角度偏差に含まれる周期成分の大きさ（振幅）を算出することができる。なお、周期成分とは、正弦波または余弦波の形で示される、角度偏差波形の形をなす成分のことである。角度偏差波形は、異なる周期と振幅を有する複数の周期成分の波形が重なることで、固有の波形が形成される。

また、アブソリュートエンコーダ２において、第１回転体オフセット値としての主軸１ａのオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎと、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂとを合算した総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを決定する。主軸１ａのオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎは、起動時の主軸１ａの角度情報Ａｐと、第１回転体角度偏差としての主軸１ａの角度偏差に基づいて算出される所定の第１係数（例えば、フーリエ係数）とから決定される。このような処理を行うことにより、アブソリュートエンコーダ２によれば、起動時の主軸１ａの位置によらず副軸磁石Ｍｑ、Ｍｒ（第１副軸ギア４０、第２副軸ギア５０）からの磁気干渉により主軸１ａの角度情報に生じる最大角度偏差を抑制することができる。

そこで、アブソリュートエンコーダ２において、マイコン１２１によって実現される第２回転体オフセット値決定部としての副軸オフセット値決定部１２１ｑが、以下の情報に基づいて、最大角度偏差が最小となるように第２回転体オフセット値としてのオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂを決定する。オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定に用いられる情報は、起動時の主軸１ａの角度情報Ａｐ、主軸１ａとは回転周期の異なる第２回転体としての副軸の絶対角度を示す第２角度情報としての副軸の角度情報Ａｑ，Ａｒ、及び、所定の第２係数（例えば、フーリエ係数）とである。所定の第２係数は、第２回転体角度偏差としての副軸の１回転あたり複数回回転する主軸１ａにおける、角度偏差（以下「多回転角度偏差」という。）に基づいて算出される。

図１２は、主軸１ａの基準が０［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形Ａｒ３の一例を示すグラフである。図１２に示すように、補正後の角度偏差の波形Ａｒ３の最大角度偏差は０．１３７［ｄｅｇ］である。補正後の角度偏差の波形Ａｒ３の最大角度偏差は、図１０に示した角度偏差の波形Ａｒ１の最大角度偏差（０．２２４［ｄｅｇ］）と比較して抑制されている。

図１３は、主軸１ａの基準が７２［ｄｅｇ］である場合における補正後の角度偏差の波形Ａｒ４を示すグラフである。図１３に示すように、補正後の角度偏差の波形Ａｒ４の最大角度偏差は０．１３７［ｄｅｇ］である。補正後の角度偏差の波形Ａｒ４の最大角度偏差は、図１１に示した角度偏差の波形Ａｒ２の最大角度偏差（０．１６０［ｄｅｇ］）と比較して抑制されている。

角度情報生成部１２１ｐは、角度センサＳｐから出力される検知情報に基づいて、主軸ギア１０、つまり、主軸１ａの回転角度を示す情報（以下「角度情報」という。）Ａｐを生成する。角度情報生成部１２１ｐは、角度センサＳｑから出力される検知情報に基づいて、第１副軸ギア４０の角度情報Ａｑを生成する。角度情報生成部１２１ｐは、角度センサＳｒで検知される検知情報に基づいて、第２副軸ギア５０の回転角度を示す角度情報である角度情報Ａｒを生成する。なお、本実施の形態において、第１副軸磁石Ｍｑが主軸１ａに磁気干渉を及ぼすことで生じる、主軸１ａの角度偏差と、アブソリュートエンコーダ２の起動位置によって特定される最大角度偏差が最小となるように角度偏差を補正する値（以下「オフセット値」という。）Ｏｆｓ_ｓｕｂ１の決定処理では、マイコン１２１は角度情報Ａｑに含まれる偏差を補正するために、マグネットＭｐと角度センサＳｐとにより生成される角度情報Ａｐを用いる。つまり、本実施の形態において、マグネットＭｑ，Ｍｒ及び角度センサＳｑ，Ｓｒを有さないように構成されてもよい。

係数決定部１２１ｓは、副軸オフセット値決定部１２１ｑにおいて副軸オフセット値を決定するのに用いられるフーリエ係数（パラメータ）を決定する。係数決定部１２１ｓは、決定したフーリエ係数を記憶部１２１ｂに記憶する。フーリエ係数は、主軸１ａを複数回転、具体的には副軸の１回転に対する主軸１ａの回転数により得られる角度偏差をフーリエ変換することで得られる係数である。

図１４は、アブソリュートエンコーダ２において、多回転角度偏差の波形の一例を示すグラフである。図１４に示す多回転角度偏差の波形において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が回転体の一例である主軸１ａを回転させることで生成された角度によって示される角度と、主軸１ａの実際の角度と、の角度偏差を示す。図１４では、アブソリュートエンコーダ２の副軸の１回転は、主軸１ａの１０回転（３６００°）に対応している例を示している。なお、アブソリュートエンコーダ２のマイコン１２１は、係数決定部１２１ｓを備えていないものであってもよい。つまり、オフセット値を決定するのに用いられる係数は、マイコン１２１により算出せず、あらかじめ記憶部１２１ｂに記憶させておいてもよい。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂを決定する。オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂは、第２回転体オフセット値に相当する。オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂは、起動時の主軸１ａの角度情報Ａｐと、主軸１ａとは回転周期の異なる第２回転体としての副軸の絶対角度を示す第２角度情報としての副軸（第１副軸ギア４０及び、または第２副軸ギア５０の少なくともいずれか一方）の角度情報Ａｑ、角度情報Ａｒと、副軸の角度偏差に基づいて算出される所定の第２係数（例えば、フーリエ係数）とに基づいて決定される。具体的には、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂは、第１角度情報としての主軸１ａの角度情報Ａｐと、副軸の角度情報Ａｑ、角度情報Ａｒと、係数決定部１２１ｓが決定したフーリエ係数とに基づいて副軸の回転周期ごとに算出された値の総和により得られる。

オフセット値を決定するのにあたり、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、アブソリュートエンコーダ２の起動時に検出された主軸１ａの角度情報Ａｐと、角度偏差波形に含まれる任意の周期ｎにおけるサイン成分のフーリエ係数Ｆｓ_ｎと、角度偏差波形に含まれる周期ｎにおけるコサイン成分のフーリエ係数Ｆｃ_ｎとから主軸１ａの角度情報Ａｐにおけるオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂを特定する。副軸オフセット値決定部１２１ｑは、例えば、フーリエ係数Ｆｓ_ｎ及びフーリエ係数Ｆｃ_ｎが記憶されている記憶部１２１ｂの記憶領域から、角度情報Ａｐに対応するフーリエ係数Ｆｓ_ｎ及びフーリエ係数Ｆｃ_ｎを特定する。特定されたオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂは、主軸１ａの角度情報に加算される。具体的には、特定された第１副軸ギア４０からの磁気干渉に由来する主軸１ａのオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ1は、主軸１ａの角度情報Ａｐに加算される。また、特定された第２副軸ギア５０からの磁気干渉に由来する主軸１ａのオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ２は、主軸１ａの角度情報Ａｐに加算される。アブソリュートエンコーダ２において、第１副軸ギア４０の回転周期と第２副軸ギア５０の回転周期とは異なる。また、第１副軸ギア４０の磁気干渉により主軸１ａに生じる角度偏差の変動周期と、第２副軸ギア５０の磁気干渉により主軸１ａに生じる角度偏差の変動周期は異なる。つまり、第１副軸ギア４０のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ1と第２副軸ギア５０のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ２とはアブソリュートエンコーダ２の起動位置の変化に対して、異なる変化を示す。
このような処理を行うことにより、アブソリュートエンコーダ２によれば、起動時の主軸１ａの位置によらず副軸磁石Ｍｑ、Ｍｒ（第１副軸ギア４０、第２副軸ギア５０）からの磁気干渉により主軸１ａの角度情報に生じる最大角度偏差を抑制することができる。

総合オフセット値決定部１２１ｔは、副軸オフセット値決定部１２１ｑが決定した副軸のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂと、第１回転体オフセット値としての主軸１ａのオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎとを合算した総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを決定する。オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎは、起動時の主軸１ａの角度情報Ａｐと、記憶部１２１ｂに記録されている角度偏差に基づいて算出される所定の第１係数（例えば、フーリエ係数）とから決定される値である。オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎは、アブソリュートエンコーダ２のマイコン１２１において下記の手順により決定してもよく、また記憶部１２１ｂにオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎを記憶していてもよい。

具体的には、オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎは、以下のように決定される。まず、アブソリュートエンコーダ２の起動時に検出された主軸１ａの角度情報Ａｐから、主軸１ａの角度情報Ａｐに含まれる角度偏差のサイン成分のフーリエ係数Ｆｓ_ｎ、及び、コサイン成分のフーリエ係数Ｆｃ_ｎを特定する。

次に、特定したフーリエ係数Ｆｓ_ｎ及びフーリエ係数Ｆｃ_ｎから、周期ｎの偏差成分のオフセット値（以下「オフセット値Ｏｆｓ_ｎ」という。）を算出する。オフセット値Ｏｆｓ_ｎは、式（１）で求めることができる。なお、フーリエ係数Ｆｓ_ｎ，Ｆｃ_ｎの値は、個々のアブソリュートエンコーダ２によって異なる。

次に、式（２）を用いて算出した各周期（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）の偏差成分のオフセット値の総和、すなわち、主軸１ａの１回転に含まれる角度偏差を補正するのに用いるオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎを算出する。

記憶部１２１ｂは、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理において用いられる情報を記憶する機能部である。記憶部１２１ｂは、例えば、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。記憶部１２１ｂは、出荷前に測定された主軸１ａの全角度範囲における角度偏差の情報を記憶している。また、記憶部１２１ｂは、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理に用いられるフーリエ係数を、周期の数（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ ／ ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）に応じて記憶していてもよい。また、記憶部１２１ｂは、オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎの決定処理に用いられるフーリエ係数を、周期の数（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）に応じて記憶している。なお、記憶部１２１ｂには、上述したようにオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎを記憶していてもよい。

補正部１２１ｒは、総合オフセット値決定部１２１ｔが決定したオフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを用いて、角度偏差を補正する。

次に、アブソリュートエンコーダ２において実行されるオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理の具体的な例について説明する。

図１５は、アブソリュートエンコーダ２における角度偏差を補正するオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理の一例を示すフローチャートである。

図１５を参照しつつ、副軸オフセット値決定部１２１ｑが行うオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理の詳細について、副軸の一例である第１副軸ギア４０のオフセット値としてのオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ1を決定する処理を一例として説明する。以下の説明において、第１副軸ギア４０を単に副軸と称する。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を決定するために用いられる副軸の角度の情報（以下「多回転弧度ω（０≦ω<２π）」という。）の算出に用いられる情報を取得する（ステップＳ１０１）。アブソリュートエンコーダ２において、副軸が１回転する際に、副軸と回転周期が異なる主軸１ａは、回転周期の相違（減速比）に応じた複数回の回転を行う。副軸の回転角度についても、主軸１ａとの回転周期の相違に応じた回転角度となる。副軸オフセット値決定部１２１ｑは、ステップＳ１０１において、係数決定部１２１ｓが決定し記憶部１２１ｂに記憶されているフーリエ係数、主軸１ａの角度情報Ａｐ、及び、副軸の回転数ｔを取得する。

フーリエ係数の値は、アブソリュートエンコーダ２の個体ごとに異なる。フーリエ係数の値は、アブソリュートエンコーダ２から取得した副軸の角度偏差をフーリエ変換することにより求めることができる。

フーリエ係数は、主軸１ａの弧度θの周期ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・，Ｎ）ごとのサイン成分及びコサイン成分の変動を示す波形について、副軸の弧度ωのサイン成分及びコサイン成分が、周期ｍ（ｍ＝１，２，３，・・・，Ｍ）ごとに算出される。例えば、フーリエ係数Ｆ_ｓｎｓｍ、Ｆ_ｓｎｃｍ、Ｆ_ｃｎｓｍ、Ｆ_ｃｎｃｍは、以下の表１及び表２に示すように表わされる。表１は、弧度θのサイン成分についての角度偏差成分の変動を示す波形の副軸の弧度ωの成分量である、フーリエ係数Ｆ_ｓｎｓｍ及びフーリエ係数Ｆ_ｓｎｃｍを示す。表２は、弧度θのコサイン分についての角度偏差成分の変動を示す波形の副軸の弧度ωの成分量である、フーリエ係数Ｆ_{ｃｎｓｍ及び}フーリエ係数Ｆ_ｃｎｓｍを示す。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、以下の式（３）に基づいて、ステップＳ１０１で取得した情報を用いて、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を決定するために用いられる多回転弧度ωを算出する（ステップＳ１０２）。

式（３）において、θ：主軸１ａの弧度（０≦θ<２π）、ｔ：副軸の回転数(ｔ＝０，１，・・・Ｔ-１)、Ｔ：主軸１ａの１回転に対する副軸の最大回転数、すなわち主軸１ａに対する副軸の減速比、である。

図１６は、ｓｉｎ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例を示す図である。図１６において、ｓｉｎ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例として、表１に示したｓｉｎ１θの角度偏差成分の変動を示す波形のｓｉｎ１ω成分量：Ｆ_ｓ１ｓ１、ｃｏｓ１ω成分量：Ｆ_ｓ１ｃ１、ｓｉｎ２ω成分量：Ｆ_ｓ１ｓ２、ｃｏｓ２ω成分量：Ｆ_ｓ１ｃ２を示している。図１７は、ｃｏｓ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例を示す図である。図１７において、ｃｏｓ１θの角度偏差成分の変動を示す波形から得られるフーリエ係数の一例として、表２に示したｓｉｎ１θの角度偏差成分の変動を示す波形のｓｉｎ１ω成分量：Ｆ_ｓ１ｓ１、ｃｏｓ１ω成分量：Ｆ_ｓ１ｃ１、ｓｉｎ２ω成分量：Ｆ_ｓ１ｓ２、ｃｏｓ２ω成分量：Ｆ_ｓ１ｃ２を示している。

図１８は、ｓｉｎ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形の一例を示す図である。図１８に示すｓｉｎ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が主軸１ａを回転させたときのｓｉｎ１θの角度偏差成分を示す。図１９は、ｃｏｓ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形の一例を示す図である。図１９に示すｃｏｓ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が主軸１ａを回転させたときのｃｏｓ１θの角度偏差成分を示す。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、図１６に示すｓｉｎｎθ成分の角度偏差の振幅変動を示すフーリエ係数から、図１８に示すｓｉｎｎθ成分の角度偏差の振幅変動を示す波形を復号する。また、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、図１７に示すｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変動を示すフーリエ係数から、図１９に示すｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変動を示す波形を復号する（ステップＳ１０３）。各角度偏差成分の変動を示すフーリエ係数から、角度偏差成分の変動の振幅変化を表す波形を復号する処理は、以下のように行う。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、各角度偏差成分の変動を示すフーリエ係数を角度偏差成分ごとに逆フーリエ変換する。副軸オフセット値決定部１２１ｑは、フーリエ係数を逆フーリエ変換することで、副軸の１回転に相当する主軸１ａの回転量、例えば、主軸１ａの１０回転（３６００ｄｅｇ）に相当する、ｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変化の値を得ることができる。

次に、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、ｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変化の値を主軸１ａの１０回転（３６００ｄｅｇ）にわたってプロットすることにより、図１８及び図１９に示すｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変化を示す波形を生成する。

図２０は、ｓｉｎ１θ成分の角度偏差の多回転角度偏差を表す波形の一例を示す図である。図２０に示すｓｉｎ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が主軸１ａを回転させたときのｓｉｎ１θの角度偏差成分を示す。図２０における破線は、図１８に示したｓｉｎ１θ成分の角度偏差の振幅変動を示す波形である。図２０における実線は、ｓｉｎ１θ成分の多回転角度偏差の振幅変動を示す波形である。図２１は、ｃｏｓ１θ成分の角度偏差の多回転角度偏差を表す波形の一例を示す図である。図２１に示すｃｏｓ１θの角度偏差成分の振幅変化の変動を表す波形において、横軸が主軸１ａの回転角度を示し、縦軸が主軸１ａを回転させたときのｃｏｓ１θの角度偏差成分を示す。図２１における破線は、図１９に示したｃｏｓ１θ成分の角度偏差の振幅変動を示す波形である。図２１における実線は、ｃｏｓ１θ成分の多回転角度偏差の振幅変動を示す波形である。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、図１８及び図１９に示したｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の角度偏差の振幅変化を示す値をさらに逆フーリエ変換することにより、図２０及び図２１に示すｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の多回転角度偏差を算出（復号）する（ステップＳ１０４）。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、復号されたｓｉｎｎθ成分、及び、ｃｏｓｎθ成分の角度偏差の多回転角度偏差から、副軸の１回転により得られる角度偏差に含まれる周期ｎ、主軸１ａの多回転により得られる角度偏差、つまり、多回転角度偏差に含まれる周期ｍの偏差成分のオフセット値Ｏｆｓ_ｎｍを決定する（ステップＳ１０５）。オフセット値Ｏｆｓ_ｎｍは、式（４）で求めることができる。なお、表１及び表２に示したフーリエ係数Ｆ_ｓｎｓｍ、Ｆ_ｓｎｃｍ、Ｆ_ｃｎｓｍ、Ｆ_ｃｎｃｍの値は、個々のアブソリュートエンコーダ２によって異なる。

副軸オフセット値決定部１２１ｑは、オフセット値Ｏｆｓ_ｎｍの決定が１回転角度偏差及び多回転角度偏差に含まれている周期の数（例えば、ｎ＝Ｎ、ｍ＝Ｍ）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。オフセット値Ｏｆｓ_ｎｍを決定した周期の数がＮ及びＭに到達していない場合に（Ｓ１０６：ＮＯ）、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、ステップＳ１０３に戻り、周期の数Ｎ，Ｍに到達するまでオフセット値Ｏｆｓ_ｎｍの算出を繰り返す。

オフセット値Ｏｆｓ_ｎｍを決定した周期の数がＮ，Ｍに到達した場合に（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、式（４）を用いて算出した各周期（ｎ＝１，２，・・・Ｎ、ｍ＝１，２，・・・Ｍ）の偏差成分のオフセット値の総和、すなわち、主軸１ａの１回転に含まれる角度偏差を補正するのに用いるオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を、式（５）を用いて決定する（ステップＳ１０７）。オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１の決定後、副軸オフセット値決定部１２１ｑは、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１の決定処理を終了する。
なお、以上説明した副軸オフセット値決定部１２１ｑが行うオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂの決定処理は、第１副軸ギア４０のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ1を決定する処理に限定されず、副軸の他の一例である第２副軸ギア５０のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ２を決定する処理に用いることができる。

［総合オフセット値の決定処理］
副軸のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１が決定した後、総合オフセット値決定部１２１ｔは、決定したオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１と、オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎとを合算した総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを決定する。

総合オフセット値決定部１２１ｔは、アブソリュートエンコーダ２において総合オフセット値Ｏｆｓ_ａｌｌの算出を要する軸の構成が、主軸１ａと１つの副軸（減速比 Ｎ：１）との組み合わせである場合に、総合オフセット値Ｏｆｓ_ａｌｌを下記の式（６）により算出する。なお、アブソリュートエンコーダ２において、複数の副軸を有する場合であっても、主軸１ａに対して、１つの副軸以外の他の副軸からの多回転角度偏差の影響が無視できるほど小さい場合は、式（６）を適用することができる。

総合オフセット値決定部１２１ｔは、アブソリュートエンコーダ２において総合オフセット値Ｏｆｓ_ａｌｌの算出を要する軸の構成が、主軸１ａと複数の副軸である場合に、総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを下記の式（７）により算出する。式（７）において、複数の副軸は、第１副軸（減速比 Ｎ_１：１）と第２副軸（減速比 Ｎ_２：１）との組み合わせである。式（５）は、複数の副軸の回転周期（減速比）が異なる場合、または同一である場合のいずれにも適用することができる。なお、アブソリュートエンコーダ２において、３つ以上の複数の副軸を有する場合であっても、主軸１ａに対して、２つの副軸以外の他の副軸からの多回転角度偏差の影響が無視できるほど小さい場合は、式（７）を適用することができる。

総合オフセット値決定部１２１ｔは、アブソリュートエンコーダ２において総合オフセット値Ｏｆｓ_ａｌｌの算出を要する軸の構成が、主軸１ａと、第１副軸（減速比 Ｎ_１：１）、第２副軸（減速比 Ｎ_２：１）、・・・第Ｍ副軸（減速比 Ｎ_Ｍ：１）のＭ個の副軸との組み合わせである場合に、総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを下記の式（８）により算出する。

補正部１２１ｒは、総合オフセット値決定部１２１ｔが決定した総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを用いて、角度偏差の波形を補正する。

［実施の形態の作用効果］
以上説明したように、アブソリュートエンコーダ２によれば、多回転角度偏差の各角度偏差成分の振幅を求めるためのフーリエ係数は、定数で表すことができる。このため、本実施の形態におけるアブソリュートエンコーダ２が実行する角度偏差補正方法によれば、フーリエ係数を記憶部１２１ｂに保存することにより、検出した主軸１ａの角度情報Ａｐと副軸の回転数ｔに応じてオフセット値を容易に決定することができる。

つまり、以上のように構成されているアブソリュートエンコーダ２の角度偏差補正方法によれば、アブソリュートエンコーダ２の主軸１ａの起動位置に対応した副軸の角度偏差を補正するオフセット値を決定することができる。このため、マイコン１２１又はコントローラＣは、図１４に示した副軸の１回転に対応する主軸１ａの複数回転数（多回転）に角度偏差波形とオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１とに基づいて角度偏差の最大値を抑制できる。より具体的には、マイコン１２１又はコントローラＣが、角度偏差波形の各値にオフセット値を加算又は減算することで角度偏差波形の最大値を抑制できる。このようなアブソリュートエンコーダ２によれば、起動時の回転体の位置によらず角度偏差の最大値を抑制することができる。

また、アブソリュートエンコーダ２によれば、オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎを決定するために必要な係数（フーリエ係数Ｆｓ_ｎ，Ｆｃ_ｎ）は、角度偏差に含まれる周期Ｎごとに係数を２つ格納すればよい。このため、アブソリュートエンコーダ２によれば、記憶部１２１ｂの記憶容量を抑制しつつ起動時の回転体の角度によらず最大角度偏差を抑制することができる。

また、アブソリュートエンコーダ２によれば、オフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を決定するために必要な係数（フーリエ係数Ｆ_ｓｎｓｍ、Ｆ_ｓｎｃｍ、Ｆ_ｃｎｓｍ、Ｆ_ｃｎｃｍ）は、角度偏差に含まれる周期Ｎ及び周期Ｍの数ごとに係数を４つ格納すればよい。このため、アブソリュートエンコーダ２によれば、記憶部１２１ｂの記憶容量を抑制しつつ起動時の回転体の位置によらず最大角度偏差を抑制することができる。

また、アブソリュートエンコーダ２によれば、式（４）及び式（５）に示したように、検出角度に対して場合分けや近似のない単純な線形式によってオフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎ、Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を求めることができるため、安定した精度で角度偏差の最大値を抑制することができる。

さらに、アブソリュートエンコーダ２によれば、総合オフセット値決定部１２１ｔにより、アブソリュートエンコーダ２における主軸１ａと副軸との軸の構成に基づいて、主軸１ａの１回転の角度偏差と複数回転数の角度偏差（多回転角度偏差）とによる角度偏差を補正するための総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを定めることができる。アブソリュートエンコーダ２によれば、主軸の角度偏差、及び、副軸が主軸へ及ぼす磁気干渉により主軸に生じる角度偏差をそれぞれ分離して決定することで、軸の構成に対して簡易な計算処理により総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを求めることができる。

加えて、アブソリュートエンコーダ２によれば、総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬを決定するのに用いられる情報は、主軸１ａ及び副軸の数とそれらの減速比とであるため、基本的な設計情報により角度偏差の補正に用いるオフセット値を求めることができる。つまり、アブソリュートエンコーダ２において実行される総合オフセット値Ｏｆｓ_ＡＬＬの決定処理によれば、アブソリュートエンコーダにおける様々な軸の構成に対応して適切なオフセット値を提供することができる。

従って、マイコン１２１に副軸オフセット値決定部１２１ｑを備えるアブソリュートエンコーダ２によれば、起動時の回転体の位置によらず角度偏差の最大値を抑制することができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のアブソリュートエンコーダ２を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、先に説明した実施の形態においては、ｓｉｎ,ｃｏｓ成分それぞれのフーリエ係数を係数として記憶部１２１ｂに保存しているが、本発明ではこれに限定されない。例えば、記憶部１２１ｂには、ｓｉｎｎθ成分とｃｏｓｎθ成分とを合算したフーリエ係数と偏角とを所定の第１係数及び第２係数として保存してもよい。

以上説明した本実施の形態において、多回転角度偏差のフーリエ係数は、アブソリュートエンコーダ２のマイコン１２１が有する記憶部１２１ｂに記憶されていたが、本発明においてはこれに限定されない。多回転角度偏差のフーリエ係数は、例えばコントローラＣの記憶領域などの不図示の外部の記憶領域に記憶させてもよい。

以上説明した本実施の形態において、副軸の角度偏差のオフセット値Ｏｆｓ_ｓｕｂ１の決定処理は、アブソリュートエンコーダ２のマイコン１２１により実現される副軸オフセット値決定部１２１ｑにより実行されていたが、本発明においてはこれに限定されない。オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎ、Ｏｆｓ_ｓｕｂ１の決定処理は、例えばコントローラＣのマイコンなどの不図示の外部のコンピュータにオフセット値決定方法を実行するためのプログラムを実行させてもよい。この場合において、上記外部のコンピュータは、角度偏差補正装置として機能する。

例えば、アブソリュートエンコーダ２のマイコン１２１が、角度情報Ａｐと多回転弧度ωと所定の第１係数及び第２係数とから逆フーリエ変換するような機能が備わっていない、または計算処理能力を有していない場合に、コントローラＣなどの上位機器が１回転角度偏差、多回転角度偏差のフーリエ係数を保存し、オフセット値Ｏｆｓ_ｍａｉｎ、Ｏｆｓ_ｓｕｂ１を決定するのが望ましい。アブソリュートエンコーダ２においてオフセット値の決定処理が可能か否かの判断基準の一例は、例えば、マイコン１２１により浮動小数点計算が可能か否か、である。

以上説明した本実施の形態において、オフセット値は、最大角度偏差が最小となるように角度偏差を補正する値であったが、角度偏差が小さくなるように補正する値であればよい。

１…モータ、１ａ…主軸、２…アブソリュートエンコーダ、３…ギアベース部、４…ケース、４ａ…外壁部、５…角度センサ支持基板、５ａ…下面、６…コネクタ、７…シールドプレート、１０…主軸ギア、１１…第１ウォームギア部、１６…ホルダ部、１７…マグネット支持部、２０…第１中間ギア、２１…第１ウォームホイール部、２２…第２ウォームギア部、２３…軸、２７…第１中間ギア軸支部、２８…第３ウォームギア部、３０…第２中間ギア、３１…第３ウォームホイール部、３２…第１平歯車部、４０…第１副軸ギア、４１…第２ウォームホイール部、５０…第２副軸ギア、５１…第２平歯車部、１１０…基板支柱、１２１…マイコン、１２１ｂ…記憶部、１２１ｐ…角度情報生成部、１２１ｑ…副軸オフセット値決定部、１２１ｒ…補正部、１２１ｓ…係数決定部、１２１ｔ…総合オフセット値決定部

Claims (13)

1. 第１回転体の絶対角度を示す第１角度情報を生成する角度情報生成部と、
   前記第１角度情報と、前記第１回転体とは回転周期の異なる第２回転体の絶対角度を示す第２角度情報と、所定の第２係数と、に基づいて、前記第２回転体が起動時の角度に戻るまで前記第１回転体を回転させることで生成される前記第２回転体の磁気干渉により前記第１回転体に生じる角度偏差を示す第２回転体角度偏差が小さくなるように補正する第２回転体オフセット値を決定する第２回転体オフセット値決定部と、
   起動時の前記第１角度情報と所定の第１係数とに基づいて、前記第１角度情報によって示される角度と前記第１回転体の実際の角度との差を示す第１回転体角度偏差が小さくなるように補正する第１回転体オフセット値、及び、前記第２回転体オフセット値を合算した総合オフセット値を決定する総合オフセット値決定部と、
   前記総合オフセット値を用いて前記第１回転体角度偏差を補正する補正部と、
   を備え、
   前記第１係数は、前記第１回転体角度偏差に基づいて決定され、
   前記第２係数は、前記第２回転体角度偏差に基づいて決定される、
   アブソリュートエンコーダ。
2. 前記第１係数は、所定の周期における前記第１回転体角度偏差に基づいて決定されるフーリエ係数である、
   請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
3. 前記第２係数は、所定の周期における前記第２回転体角度偏差に基づいて決定されるフーリエ係数である、
   請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. 前記第１回転体オフセット値は、起動時の前記第１角度情報と前記第１係数とに基づいて前記周期ごとに算出した値の総和により得られる、
   請求項２に記載のアブソリュートエンコーダ。
5. 前記第２回転体オフセット値は、
   前記第１角度情報と、前記第２角度情報と、前記第２係数とに基づいて前記第２回転体の回転周期ごとに算出した値の総和により得られる、
   請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダ。
6. 前記第１回転体の回転に応じて変動する所定の物理量の値を示す第１信号を生成する第１センサ部を備え、
   前記角度情報生成部は、前記第１信号に基づいて前記第１角度情報を生成する、
   請求項３に記載のアブソリュートエンコーダ。
7. 前記第２回転体オフセット値決定部は、前記第１信号、前記第２回転体の回転周期の相違、及び、前記第２回転体の回転数に基づいて前記第２角度情報を生成する、
   請求項６に記載のアブソリュートエンコーダ。
8. 前記第２回転体の回転に応じて変動する所定の物理量の値を示す第２信号を生成する第２センサ部を備え、
   前記角度情報生成部は、前記第２信号に基づいて前記第２角度情報を生成する、
   請求項６に記載のアブソリュートエンコーダ。
9. 複数の前記第２回転体が備えられていて、
   前記第２回転体オフセット値決定部は、複数の前記第２回転体それぞれについて、前記第２回転体オフセット値を決定する、
   請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
10. 複数の前記第２回転体のうち、少なくともいずれか１つは、回転周期が異なるものを含む、
    請求項９に記載のアブソリュートエンコーダ。
11. 複数の前記第２回転体は、いずれも回転周期が同一である、
    請求項９に記載のアブソリュートエンコーダ。
12. 起動時の第１回転体の絶対角度を示す第１角度情報と、前記第１回転体とは回転周期の異なる第２回転体の絶対角度を示す第２角度情報と、所定の第２係数に基づいて、前記第２回転体が起動時の角度に戻るまで前記第１回転体を回転させることで生成される前記第２回転体の磁気干渉により前記第１回転体に生じる角度偏差を示す第２回転体角度偏差が小さくなるように補正する第２回転体オフセット値を決定する第２回転体オフセット値決定部と、
    起動時の前記第１角度情報と所定の第１係数とに基づいて、前記第１角度情報によって示される角度と前記第１回転体の実際の角度との差を示す第１回転体角度偏差が小さくなるように補正する第１回転体オフセット値、及び、前記第２回転体オフセット値を合算した総合オフセット値を決定する総合オフセット値決定部と、
    前記総合オフセット値を用いて前記第１回転体角度偏差を補正する補正部と、
    を備え、
    前記第１係数は、前記第１回転体角度偏差に基づいて決定され、
    前記第２係数は、前記第２回転体角度偏差に基づいて決定される、
    アブソリュートエンコーダの角度偏差補正装置。
13. コンピュータが、起動時の第１回転体の絶対角度を示す第１角度情報と、前記第１回転体とは回転周期の異なる第２回転体の絶対角度を示す第２角度情報と、所定の第２係数に基づいて、前記第２回転体が起動時の角度に戻るまで前記第１回転体を回転させることで生成される前記第２回転体の磁気干渉により前記第１回転体に生じる角度偏差を示す第２回転体角度偏差が小さくなるように補正する第２回転体オフセット値を決定し、
    起動時の前記第１角度情報と所定の第１係数とに基づいて、前記第１角度情報によって示される角度と前記第１回転体の実際の角度との差を示す第１回転体角度偏差が小さくなるように補正する第１回転体オフセット値、及び、前記第２回転体オフセット値を合算した総合オフセット値を決定し、
    前記総合オフセット値を用いて前記第１回転体角度偏差を補正し、
    前記第１係数は、前記第１回転体角度偏差に基づいて決定され、
    前記第２係数は、前記第２回転体角度偏差に基づいて決定される、
    アブソリュートエンコーダの角度偏差補正方法。

Images