JP5198761B2 - Rotational displacement correction device and displacement detection device - Google Patents

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Description

本発明は、円周上に設けられたスケールを有しスケールの中心を回転軸として回転される回転体の周期誤差に対する補正分を求める回転変位補正装置、および、変位検出装置に関する。   The present invention relates to a rotational displacement correction apparatus and a displacement detection apparatus that have a scale provided on a circumference and obtain a correction for a cyclic error of a rotating body that is rotated about the center of the scale.

従来、例えば、回転する円盤状や円筒状のスケールと、スケールの回転状況を検出する検出部とを備えたロータリーエンコーダが知られている。そして、ロータリーエンコーダは、スケールのパターン中心と回転軸とが一致しない場合、偏心運動となり、回転検出精度が低下するため、各種偏心に対する制御が知られている（例えば、特許文献１ないし特許文献４）。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rotary encoder including a rotating disk-like or cylindrical scale and a detection unit that detects the rotation state of the scale is known. In the rotary encoder, when the scale pattern center and the rotation axis do not coincide with each other, the rotary encoder has an eccentric motion, and the rotation detection accuracy is lowered. For this reason, control for various eccentricities is known (for example, Patent Documents 1 to 4). ).

特許文献１に記載のものは、円盤状のコード板の回転軸に対して対称となる位置に、対をなす光源および受光アレイの検出部をそれぞれ配設する。そして、検出部で出力する正弦波の信号を演算器により演算してコード板の偏心の大きさを求め、報知する構成が採られている。
しかしながら、特許文献１に記載のものは、複数の検出部を配設する必要があり、大型化や構造の複雑化、製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。 In the device described in Patent Document 1, a pair of light sources and a detection unit of a light receiving array are arranged at positions symmetrical with respect to the rotation axis of a disk-shaped code plate. And the structure which calculates | requires the magnitude | size of the eccentricity of a code | cord | chord by calculating | requiring the magnitude | size of the code | cord | chord board by calculating | requiring the signal of the sine wave output by a detection part with the calculator is taken.
However, the device described in Patent Document 1 needs to be provided with a plurality of detection units, which may cause inconveniences such as an increase in size, a complicated structure, and a decrease in manufacturability.

特許文献２に記載のものは、周面に等間隔で位置識別子が設けられた円筒状の回転円板の周囲に、位置識別子を検出するピックアップを、周方向で等間隔に３つ以上配設する。各ピックアップからのピックアップ出力パルスの真の平均のタイミング位置から一定の遅延時間だけ遅れた位置に偏心を補正した回転エンコード出力としての平均パルス出力を生成し出力する構成が採られている。
しかしながら、特許文献２に記載のものも、複数の検出部を配設する必要があり、大型化や構造の複雑化、製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。 In the device described in Patent Document 2, three or more pickups for detecting a position identifier are arranged at equal intervals in the circumferential direction around a cylindrical rotating disk having position identifiers provided at equal intervals on the circumferential surface. To do. A configuration is adopted in which an average pulse output is generated and output as a rotationally encoded output in which eccentricity is corrected at a position delayed by a certain delay time from a true average timing position of pickup output pulses from each pickup.
However, the one described in Patent Document 2 also needs to be provided with a plurality of detection units, which may cause inconveniences such as an increase in size, a complicated structure, and a decrease in manufacturability.

特許文献３に記載のものは、円盤状のエンコーダホイールに、周方向に所定角度で径方向に延在する回折格子を設けた回転検出スケールと、円周方向に同心円状に回折格子を設けた偏心検出スケールとを設けている。さらに、エンコーダホイールの回転検出スケールに対応して、回転検出用光源部および回転検出用光検出器を備えた回転検出部を配設するとともに、偏心検出スケールに対応して、偏心検出用光源部および偏心検出用光検出器を備えた偏心検出部を配設する。そして、回転検出部で検出する回転信号に基づく回転量を、偏心検出部で回折した干渉縞を検出して得られた偏心信号に基づく偏心量で補正する構成が採られている。
しかしながら、特許文献３に記載のものは、偏心状況を認識するために、偏心検出スケールおよび偏心検出部を別途設けるので、構造の複雑化や製造性の低下などの不都合を生じるおそれがある。 In the one disclosed in Patent Document 3, a rotation detection scale provided with a diffraction grating extending in a radial direction at a predetermined angle in the circumferential direction and a diffraction grating concentrically provided in the circumferential direction are provided on a disk-shaped encoder wheel. An eccentricity detection scale is provided. Further, a rotation detection light source unit and a rotation detection unit provided with a rotation detection light detector are provided corresponding to the rotation detection scale of the encoder wheel, and an eccentricity detection light source unit corresponding to the eccentricity detection scale. And an eccentricity detecting unit including an eccentricity detecting photodetector. And the structure which correct | amends the rotation amount based on the rotation signal detected by a rotation detection part with the eccentric amount based on the eccentric signal obtained by detecting the interference fringe diffracted by the eccentricity detection part is taken.
However, since the thing of patent document 3 provides an eccentricity detection scale and an eccentricity detection part separately in order to recognize an eccentric condition, there exists a possibility of producing inconveniences, such as complexity of a structure and a fall of manufacturability.

特許文献４に記載のものは、回転ドラムの周面に複数の磁気センサおよび基準位置検出用センサを配設する。そして、磁気センサから出力される正弦波出力信号のうち、基準位置検出用センサからから出力される基準位置信号を基準としてきめた幾つかの特性サイクルの正弦波出力信号における振幅値および振幅中央値を測定する。そして、あらかじめ設定された標準波形の振幅値および振幅中央値と、測定した結果とから振幅補正値および振幅中央補正値を演算し、任意サイクルの正弦波出力信号を補正して回転角を求める構成が採られている。
しかしながら、特許文献４に記載のものは、信号の振幅の大小、すなわち信号の強弱に基づいて補正するので、偏心状態を信号の強弱による間接的な認識となり、誤差を生じるおそれがある。すなわち、信号の強弱は、偏心のみならず、外部からの衝撃、電源電圧の変動、経年変化などでも生じる。このため、偏心以外の因子により信号の強弱が生じた場合、この信号の強弱に基づく補正値で補正することにより、回転角に補正分の誤差が付加されることとなり、誤差を生じてしまうおそれがある。 In the device described in Patent Document 4, a plurality of magnetic sensors and a reference position detection sensor are arranged on the peripheral surface of the rotating drum. Of the sine wave output signal output from the magnetic sensor, the amplitude value and the median amplitude value in the sine wave output signal of several characteristic cycles determined based on the reference position signal output from the reference position detection sensor Measure. A configuration in which the amplitude correction value and the median amplitude correction value are calculated from the amplitude value and the median amplitude value of the standard waveform set in advance and the measurement result, and the rotation angle is obtained by correcting the sine wave output signal of an arbitrary cycle. Has been adopted.
However, since the correction described in Patent Document 4 is corrected based on the amplitude of the signal, that is, the strength of the signal, the eccentric state is indirectly recognized based on the strength of the signal, which may cause an error. That is, the strength of the signal is caused not only by eccentricity but also by external impacts, fluctuations in power supply voltage, aging, etc. For this reason, when the strength of the signal is caused by factors other than eccentricity, an error for correction is added to the rotation angle by correcting with a correction value based on the strength of the signal, which may cause an error. There is.

特許文献５に記載のものは、回転体の回転によって回転検出部から出力される絶対値出力信号に基づく絶対値データを、絶対値データ補正部にて、真値と、絶対値データメモリ部に記憶された絶対値データとを誤差補正する構成が採られている。
しかしながら、この特許文献５に記載のものでは、回転体の回転に伴って出力される絶対値データを誤差補正するための対応する真値のデータテーブルを構築することが極めて煩雑である問題がある。 Patent Document 5 discloses that absolute value data based on an absolute value output signal output from a rotation detection unit by rotation of a rotating body is converted into a true value and an absolute value data memory unit by an absolute value data correction unit. A configuration is adopted in which error correction is performed on the stored absolute value data.
However, the one described in Patent Document 5 has a problem that it is very complicated to construct a corresponding true value data table for error correction of absolute value data output as the rotating body rotates. .

特許文献６に記載のものは、パルスエンコーダ１回転分のパルス系列の各パルスに対するパルス間隔補正データを格納したメモリを設ける。そして、パルスエンコーダから出力されるエンコーダパルスを、エンコーダパルスのパルス計数値をパルス計数される毎に、メモリのパルス順位に対応する番地からパルス間隔補正値データを読み出して補正する構成が採られている。
しかしながら、この特許文献６に記載のものでは、パルス係数毎に補正データのデータテーブルを構築する必要があり、データ構築が煩雑であるとともに、パルス計数およびパルス計数毎に補正データを読み出すので、演算負荷が大きく、迅速な補正データが得られないおそれがある。 The device described in Patent Document 6 is provided with a memory that stores pulse interval correction data for each pulse in a pulse sequence for one rotation of the pulse encoder. And every time the pulse count value of the encoder pulse is counted, the pulse interval correction value data is read from the address corresponding to the pulse order of the memory and the encoder pulse output from the pulse encoder is corrected. Yes.
However, in the one described in Patent Document 6, it is necessary to construct a data table of correction data for each pulse coefficient, and the data construction is complicated, and the correction data is read for each pulse count and pulse count. There is a possibility that the load is large and quick correction data cannot be obtained.

特許文献７に記載のものは、ロータリーエンコーダで検出された回転要素の位置を示すエンコーダ信号を、既知のロータリーエンコーダ誤差とに基づいて、誤差補正テーブルから複数の正規化された誤差補正値のうちで、回転要素の検出された位置とロータリーエンコーダ誤差とに対応する正規化された誤差補正値を得る構成が採られている。
しかしながら、この特許文献７に記載のものでは、位置に対応する既知のコータリーエンコーダ誤差を生成することが煩雑であり、構築が煩雑となるおそれがある。 Patent Document 7 describes an encoder signal indicating the position of a rotary element detected by a rotary encoder, based on a known rotary encoder error, out of a plurality of normalized error correction values from an error correction table. Thus, a configuration is adopted in which a normalized error correction value corresponding to the detected position of the rotating element and the rotary encoder error is obtained.
However, in the device described in Patent Document 7, it is complicated to generate a known coater encoder error corresponding to the position, and there is a possibility that the construction becomes complicated.

特開平５−１８７８３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-18783 特開平８−６１９７９号公報JP-A-8-61979 特開２００３−５７０７４号公報JP 2003-57074 A 特開平４−１１８５１３号公報JP-A-4-118513 特開平３−１８１２５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-18125 特開平４−１９４６１５号公報JP-A-4-194615 特開２０００−２１３９５８号公報JP 2000-213958 A

上述したように、上記特許文献１ないし特許文献７に記載のような従来の構成では、構造が複雑で大型化や製造性の低下などの不都合を生じたり、間接的な偏心状況の認識により誤差が生じたりするなどの不都合がある問題がある。   As described above, the conventional configuration as described in Patent Document 1 to Patent Document 7 has a complicated structure and causes inconveniences such as an increase in size and a decrease in manufacturability, or an error due to indirect recognition of eccentricity. There is a problem with inconveniences such as

本発明の目的は、このような点に鑑みて、簡単な構造で適切に周期誤差を補正できる回転変位補正装置、および、変位検出装置を提供する。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a rotational displacement correction device and a displacement detection device that can appropriately correct a periodic error with a simple structure.

本発明に記載の回転変位補正装置は、円周方向に目盛が等間隔に付されたスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールの目盛を検出して前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、前記変位検出装置は、前記基準位置が位置する周方向部分に対向して前記回転検出部に一体に設けられ前記基準位置を検出する原点検出部と、前記回転体が一体的に接続される回転軸を有し前記回転軸の回転変位量を検出して前記回転軸の回転変位量に応じた位相角である基準位相角を出力する基準ロータリーエンコーダと、を有したものであり、前記回転体の回転に対応して前記基準ロータリーエンコーダから出力される基準位相角と、前記回転された回転体の前記基準位置からの回転に対応して前記回転検出部から出力される前記回転位相信号の測定位相角との位相角差を演算する測定値比較部と、この測定値比較部で演算した位相角差を、前記測定位相角の対応する各角度にそれぞれ関連付けた１つのデータ構造の補正値を複数生成し、これら生成した複数の補正値から最小二乗法により演算された正弦波の補正値波形情報を記憶するテーブル構造の補正値記憶部と、前記回転検出部から出力される測定位相角を、この測定位相角の角度に対応し前記補正値記憶部に記憶された補正値に基づく補正値波形情報により補正して出力する測定値補正部と、を具備し、前記測定値補正部は、前記補正値記憶部に記憶された補正値波形情報の正弦波の振幅量、相対位相角およびオフセット量と前記測定位相角とに基づいて算出される補正値により、当該測定位相角を補正することを特徴とする。
この発明では、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設け、基準変位検出装置に接続する。そして、回転体の回転に対応して基準変位検出装置から出力される基準位相角と、回転体の基準位置からの回転に対応して変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差に、対応する測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される複数の補正値から最小二乗法により演算された正弦波の補正値波形情報を、補正値記憶部に記憶させておく。そして、変位検出装置の回転体を回転することにより、回転検出部から出力される測定位相角は、測定値補正部により、この測定位相角に対応した補正値記憶部に記憶された補正値に基づく補正値波形情報の正弦波の振幅量、相対位相角およびオフセット量と測定位相角とに基づいて算出される補正値で補正して出力される。
このことにより、回転体に基準位置を設け、この基準位置からの基準位相角と測定した測定位相角との位相角差を測定位相角毎に関連付けた補正値から最小二乗法により演算した正弦波の補正値波形情報を補正値記憶部に記憶し、これら記憶された補正値波形情報の正弦波の振幅量、相対位相角およびオフセット量と測定位相角とに基づいて算出される補正値により当該測定位相角を補正するので、基準位置を設ける簡単な構成で適切に補正のための補正値記憶部を形成できる。 A rotational displacement correction device according to the present invention includes a scale having scales equally spaced in the circumferential direction and rotated around a central axis passing through the approximate center of the scale. A displacement detector configured to detect a scale displacement of the rotating body and to output a rotational displacement signal related to the rotational displacement amount of the rotating body. A rotational displacement correction device for correcting the rotational displacement amount, wherein the rotating body has a reference position serving as a reference in a circumferential direction, and the displacement detection device faces a circumferential portion where the reference position is located. An origin detection unit that is provided integrally with the rotation detection unit and detects the reference position; and a rotation shaft to which the rotating body is integrally connected, and detects the rotational displacement amount of the rotation shaft to detect the rotation. Depending on the rotational displacement of the shaft A reference rotary encoder that outputs a reference phase angle that is a phase angle, a reference phase angle output from the reference rotary encoder in response to rotation of the rotating body, and the rotated rotating body Corresponding to the rotation from the reference position, a measurement value comparison unit for calculating a phase angle difference with the measurement phase angle of the rotation phase signal output from the rotation detection unit, and a phase calculated by the measurement value comparison unit A plurality of correction values of one data structure in which the angle difference is associated with each angle corresponding to the measurement phase angle, and a correction value waveform of a sine wave calculated by the least square method from the generated correction values based correction value storage unit table structure for storing information, a measured phase angle output from the rotation detecting section, the correction values stored in the correction value storing unit corresponding to the angle of the measured phase angle Anda measurement value correcting unit that outputs the correction by the correction value waveform information, the measurement value correcting unit, the amplitude of the sine wave of the correction value waveform information stored in the correction value storage section, the relative phase angle The measurement phase angle is corrected by a correction value calculated based on the offset amount and the measurement phase angle .
In the present invention, a reference position serving as a reference in the circumferential direction is provided on the rotating body of the displacement detection device, and is connected to the reference displacement detection device. The reference phase angle output from the reference displacement detector corresponding to the rotation of the rotating body, and the rotational displacement signal output from the rotation detector of the displacement detector corresponding to the rotation of the rotating body from the reference position. Correction value storage of sine wave correction value waveform information calculated by a method of least squares from a plurality of correction values generated in association with a corresponding measurement phase angle and one data structure, with respect to the phase angle difference from the measurement phase angle Store it in the department . Then, by rotating the rotating body of the displacement detection device, the measurement phase angle output from the rotation detection unit is changed to the correction value stored in the correction value storage unit corresponding to the measurement phase angle by the measurement value correction unit. Based on the correction value calculated based on the amplitude value, relative phase angle and offset amount of the sine wave of the correction value waveform information based on the measurement phase angle, and output.
As a result, a reference position is provided on the rotating body, and a sine wave calculated by the least square method from a correction value that associates the phase angle difference between the reference phase angle from the reference position and the measured phase angle for each measured phase angle. Correction value waveform information is stored in the correction value storage unit , and the correction value calculated based on the amplitude amount, relative phase angle, offset amount, and measurement phase angle of the sine wave of the stored correction value waveform information Runode to correct the measured phase angle, with a simple configuration of providing a reference position to form a correction value storage unit for properly corrected.

そして、本発明では、前記変位検出装置の回転体が一体的に接続され基準回転変位量を検出する基準変位検出装置から前記回転体の回転に対応して出力される基準位相角と、前記回転される回転体の回転に応じて前記回転検出部から出力される前記回転変位信号の測定位相角との位相角差を演算する測定値比較部を具備し、前記補正値記憶部は、この測定値比較手段で演算した前記位相角差を、対応する前記測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造に構成された構成とする。
この発明では、測定値比較部により、変位検出装置の回転体に周方向における基準となる基準位置を設け、基準変位検出装置に接続する。そして、回転体の回転に対応して基準変位検出装置から出力される基準位相角と、回転体の回転に対応して変位検出装置の回転検出部から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差を演算する。そして、この演算した位相角差に測定位相角と関連付けて補正値を生成させて補正値記憶部に格納している。
このことにより、基準変位検出装置を利用して補正値を生成でき、補正値記憶部を別構成を用いることなく補正値記憶部のテーブル構造を構築できる。 In the present invention, a reference phase angle output corresponding to the rotation of the rotating body from a reference displacement detecting apparatus that integrally connects the rotating bodies of the displacement detecting apparatus and detects a reference rotational displacement amount, and the rotation A measurement value comparison unit that calculates a phase angle difference with the measurement phase angle of the rotational displacement signal output from the rotation detection unit according to the rotation of the rotating body, and the correction value storage unit the phase angle difference calculated by the value comparison means, shall be the configured a correction value generated in association with the corresponding said measured phase angle and one data structure table structure for storing a plurality construction.
In this invention, the reference position used as the reference | standard in the circumferential direction is provided in the rotary body of a displacement detection apparatus by the measured value comparison part, and it connects with a reference | standard displacement detection apparatus. And a reference phase angle output from the reference displacement detector corresponding to the rotation of the rotating body, and a measurement phase angle of the rotational displacement signal output from the rotation detector of the displacement detector corresponding to the rotation of the rotating body, The phase angle difference of is calculated. Then, a correction value is generated by associating the calculated phase angle difference with the measurement phase angle and stored in the correction value storage unit.
Accordingly, a correction value can be generated using the reference displacement detection device, and a table structure of the correction value storage unit can be constructed without using another configuration of the correction value storage unit.

また、本発明では、前記測定値補正部は、前記回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する前記補正値が前記補正値記憶部に記憶されていない場合、前記測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの前記補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を算出し、得られた補正値により補正して出力する構成とすることが好ましい。
この発明では、回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する補正値が補正値記憶部に記憶されていない場合、測定値補正部により、測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を演算し、得られた補正値により測定位相角を補正して出力させる。
このことにより、測定位相角と同一の値となる測定位相角を有する補正値がない場合でも演算により補正できるので、補正値記憶部のテーブル構造として、細かい位相角毎に生成した補正値にて構築しなくても適切に補正でき、補正値記憶部の構成の簡略化および補正値記憶部の形成が容易にできる。 In the present invention, the measurement value correction unit may be configured such that when the correction value having the same value as the measurement phase angle output from the rotation detection unit is not stored in the correction value storage unit, the measurement phase angle A configuration in which a correction value is calculated by linear interpolation or spline function interpolation based on two correction values having a value closest to the next value and a value approximated next, and output after being corrected by the obtained correction value; It is preferable to do.
In the present invention, when the correction value having the same value as the measurement phase angle output from the rotation detection unit is not stored in the correction value storage unit, the measurement value correction unit approximates the value of the measurement phase angle. Then, based on the two correction values having the next approximate values, the correction value is calculated by linear interpolation or spline function interpolation, and the measured phase angle is corrected by the obtained correction value and output.
As a result, even when there is no correction value having a measurement phase angle that is the same value as the measurement phase angle, correction can be performed by calculation. Therefore, the correction value generated for each fine phase angle is used as the table structure of the correction value storage unit. Even if it is not constructed, it can be corrected appropriately, the configuration of the correction value storage unit can be simplified, and the correction value storage unit can be easily formed.

さらに、本発明では、前記補正値記憶部は、前記補正値として、前記回転検出部で出力される前記回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔で前記測定位相角と前記位相格差とを関連付けた前記補正値を複数記憶する構成とすることが好ましい。
この発明では、回転検出部で出力される回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角に位相格差を関連付けた補正値を複数記憶するテーブル構造に補正値記憶部を構成している。
このため、測定位相角と同一の値となる測定位相角を有する補正値がない場合でも演算により補正できるので、測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角毎の補正値で補正値記憶部を構成することで構成が簡略化でき、補正値記憶部の形成が容易にできる。 Further, in the present invention, the correction value storage unit, as the correction value, the measurement phase angle and the measurement phase angle at intervals larger than the minimum phase angle interval of the measurement phase angle in the rotational displacement signal output from the rotation detection unit. It is preferable that a plurality of correction values associated with phase differences are stored.
According to the present invention, the correction value storage unit has a table structure that stores a plurality of correction values in which phase disparities are associated with measurement phase angles larger than the minimum phase angle interval of the measurement phase angle in the rotational displacement signal output from the rotation detection unit. Is configured.
For this reason, even if there is no correction value having a measurement phase angle that is the same value as the measurement phase angle, it can be corrected by calculation, so the correction value for each measurement phase angle is larger than the minimum phase angle interval of the measurement phase angle. By configuring the correction value storage unit, the configuration can be simplified and the correction value storage unit can be easily formed.

そして、本発明に記載の変位検出装置は、円周方向にスケールを有するとともに円周方向における基準となる基準位置を有し、前記スケールの中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、本発明に記載の回転変位補正装置と、を具備したことを特徴とする。
この発明では、適切な補正のための簡単で容易に形成できる補正値記憶部を備えた本発明に記載の回転変位補正装置により、回転体の回転により回転検出部で検出する回転変位量を補正する。
このため、単に補正するための補正値記憶部および補正の演算を実施する測定値補正部を設ける簡単な構成で、偏芯などの誤差を有する回転体でも適切に補正された回転変位量を出力できる。 The displacement detection device according to the present invention includes a rotating body having a scale in the circumferential direction and a reference position serving as a reference in the circumferential direction, and being rotated about a central axis passing through the center of the scale. And a rotation detector that is arranged corresponding to the scale and outputs a rotational displacement signal related to the rotational displacement amount of the rotating body based on the scale, and the rotational displacement correction device according to the present invention. It is characterized by.
In the present invention, the rotational displacement amount detected by the rotation detection unit is corrected by the rotation of the rotating body by the rotational displacement correction device according to the present invention including a correction value storage unit that can be easily and easily formed for appropriate correction. To do.
For this reason, it is a simple configuration that includes a correction value storage unit for correction and a measurement value correction unit for performing correction calculation, and outputs a rotational displacement amount appropriately corrected even for a rotating body having an error such as eccentricity. it can.

［本発明の前提となる技術］
〔ロータリーエンコーダの構成〕
以下、本発明の前提となる技術に係る変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて説明する。
なお、本前提技術では、本発明の回転変位補正装置の前提となるロータリーエンコーダの構成を例示するが、回転変位補正装置を独立した構成として、ロータリーエンコーダに別途組み付けるなどしてもよい。
図１は、本前提技術におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図２は、円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。図３は、補正値記憶部のテーブル構造を示す概念図である。図４は、測定値補正部による補正値の演算内容を説明するためのグラフである。 [ Technology on which the present invention is based ]
[Rotary encoder configuration]
The following describes a rotary encoder as a displacement of the detection device engaging Ru assuming become technique of the present invention.
In the base technology , the configuration of the rotary encoder that is the premise of the rotational displacement correction device of the present invention is illustrated, but the rotational displacement correction device may be separately assembled to the rotary encoder as an independent configuration.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a rotary encoder in the base technology . FIG. 2 is a plan view showing the relationship between the disk scale and the detection unit. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a table structure of the correction value storage unit. FIG. 4 is a graph for explaining the calculation content of the correction value by the measurement value correction unit.

図１において、１００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ１００は、回転変位量を測定する被補正ロータリーエンコーダを補正するための装置である。
そして、ロータリーエンコーダ１００は、回転体としての円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部１３０と、を備えている。 In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a rotary encoder, and this rotary encoder 100 is a device for correcting a corrected rotary encoder that measures a rotational displacement amount.
The rotary encoder 100 includes a disk scale 110 as a rotating body, a detection unit 120, and a calculation unit 130 as a rotational displacement correction device.

円盤スケール１１０は、円盤状に形成され、略中央には、図示しない回転軸が嵌合固定される取付孔１１１が設けられている。
そして、円盤スケール１１０の一面側の周縁近傍には、図１および図２に示すように、周方向に略沿って目盛１１２Ａが付されたスケール部１１２が設けられている。
さらに、円盤スケール１１０には、図２に示すように、スケール部１１２の内周側に位置して、周方向における基準となる基準位置である原点パターン部１１３が設けられている。この原点パターン部１１３は、円盤スケール１１０の中心から放射状に長手状の目盛状に形成されている。
なお、図１および図２は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。 The disk scale 110 is formed in a disk shape, and a mounting hole 111 is provided at a substantially central portion to which a rotation shaft (not shown) is fitted and fixed.
As shown in FIGS. 1 and 2, a scale portion 112 with a scale 112 </ b> A is provided substantially along the circumferential direction in the vicinity of the peripheral edge on the one surface side of the disk scale 110.
Further, as shown in FIG. 2, the disk scale 110 is provided with an origin pattern portion 113 that is located on the inner peripheral side of the scale portion 112 and serves as a reference position in the circumferential direction. The origin pattern portion 113 is formed in a long scale shape radially from the center of the disk scale 110.
1 and 2 are shown in a state where the scale 112A of the scale portion 112 is provided as a radial line at a predetermined interval for convenience of explanation.

検出部１２０は、円盤スケール１１０の一面の周縁近傍に所定の間隙を介して対向する状態に配設される。この検出部１２０は、図２に示すように、スケール部１１２に対向する回転検出部１２１と、円盤スケール１１０の原点パターン部１１３が位置する周方向部分に対向する原点検出部１２２と、を備えている。
そして、回転検出部１２１は、対向する位置にスケール部１１２の目盛１１２Ａが位置することでその目盛１１２Ａを検出し、回転変位量に関する所定の回転検出信号を出力する。
同様に、原点検出部１２２は、対向する位置に原点パターン部１１３が位置するとその原点パターン部１１３を検出し、原点である旨の原点位置に関する所定の原点位置信号を出力する。
なお、検出部１２０は、磁気や光など各種方法により検出する構成が利用できる。 The detection unit 120 is disposed in the vicinity of the periphery of one surface of the disk scale 110 with a predetermined gap therebetween. As shown in FIG. 2, the detection unit 120 includes a rotation detection unit 121 that faces the scale unit 112, and an origin detection unit 122 that faces a circumferential portion where the origin pattern unit 113 of the disk scale 110 is located. ing.
Then, the rotation detection unit 121 detects the scale 112A when the scale 112A of the scale unit 112 is located at the facing position, and outputs a predetermined rotation detection signal related to the rotational displacement amount.
Similarly, when the origin pattern unit 113 is located at an opposing position, the origin detection unit 122 detects the origin pattern unit 113 and outputs a predetermined origin position signal regarding the origin position indicating that it is the origin.
The detection unit 120 can be configured to detect by various methods such as magnetism and light.

演算部１３０は、図１に示すように、補正値記憶部１３１と、測定値補正部１３２とを備えている。   As illustrated in FIG. 1, the calculation unit 130 includes a correction value storage unit 131 and a measurement value correction unit 132.

補正値記憶部１３１は、例えば、測定値補正部１３２が読み出し、あるいは書込可能に各種データを記憶する。この補正値記憶部１３１の構成としては、例えば半導体メモリ、あるいはＨＤ（Hard Disk）などの記録媒体に記録するドライブなど、各種情報を記憶可
能ないずれの構成が適用できる。そして、補正値記憶部１３１は、例えば図３に示すように、複数の補正値１３５を記憶するテーブル構造に構成されている。
すなわち、補正値記憶部１３１は、ロータリーエンコーダ１００が装着された詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ１５０から円盤スケール１１０の回転により出力される基準位相角と、回転される円盤スケール１１０の回転に応じて検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角との位相角差を、対応する測定位相角と１つのデータ構造に関連付けて生成される補正値を複数記憶するテーブル構造に構成されている。具体的には、各補正値１３５を特定する例えばいわゆるＩＤ（identification）番号である識別番号１３５Ａと、測定位相角に関する測定位相角データ１３５Ｂと、補正するための位相角差である補正値に関する補正値データ１３５Ｃと、を１つのデータ構造である補正値１３５として関連付け、これら補正値１３５を複数記憶するテーブル構造に構築されている。
なお、これら各補正値１３５の測定位相角データ１３５Ｂの位相角間隔は、スケール部１１２の最小の位相角間隔である目盛１１２Ａの間隔としてもよいが、本前提技術では、目盛１１２Ａの間隔より広い０．５０°毎を例示する。すなわち、ロータリーエンコーダ１００の分解能よりも大きなピッチの位相角間隔で補正値１３５を構築している。また、本発明は、この間隔に限られるものではなく、より細かい間隔や広い間隔でもよい。 The correction value storage unit 131 stores various data that can be read or written by the measurement value correction unit 132, for example. As the configuration of the correction value storage unit 131, any configuration capable of storing various information such as a semiconductor memory or a drive for recording on a recording medium such as an HD (Hard Disk) can be applied. The correction value storage unit 131 is configured in a table structure that stores a plurality of correction values 135, for example, as shown in FIG.
That is, the correction value storage unit 131 corresponds to the reference phase angle output by the rotation of the disk scale 110 from the calibration rotary encoder 150 (described later) and the rotation of the disk scale 110 to be rotated. A table that stores a plurality of correction values generated by associating the phase angle difference between the rotation displacement signal output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 and the measurement phase angle with the corresponding measurement phase angle and one data structure. It is structured into a structure. Specifically, for example, an identification number 135A that is a so-called ID (identification) number for specifying each correction value 135, measurement phase angle data 135B relating to a measurement phase angle, and correction relating to a correction value that is a phase angle difference for correction. The value data 135C is associated with the correction value 135, which is one data structure, and is constructed in a table structure that stores a plurality of these correction values 135.
The phase angle interval of the measurement phase angle data 135B of each correction value 135 may be the interval of the scale 112A that is the minimum phase angle interval of the scale unit 112. However, in the base technology , the phase angle interval is wider than the interval of the scale 112A. Illustrated every 0.50 °. That is, the correction value 135 is constructed with a phase angle interval having a pitch larger than the resolution of the rotary encoder 100. Further, the present invention is not limited to this interval, and may be a finer interval or a wider interval.

測定値補正部１３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部１３２は、補正値記憶部１３１に記憶された補正値１３５に基づいて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号の回転変位量である測定位相角を補正し、補正後の測定位相角である補正後出力データとして出力する。
具体的には、測定値補正部１３２は、回転検出部１２１からの回転検出信号の測定位相角と同一の測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５を補正値記憶部１３１から検索し、同一の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５を検出した場合、その補正値１３５の補正値データ１３５Ｃの補正値で補正する演算をする。すなわち、図１に示すように、回転検出部１２１で検出した測定位相角がθ、補正値データ１３５Ｃの補正値がδθである場合、θ−δθを演算し、その演算結果を補正後出力データＡとして出力する。
また、同一の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５がない場合、図４に示すように、測定位相角θに最も近似する測定位相角データ１３５Ｂ（図４中θ1）を有した補正値１３５と、次に近似する測定位相角データ１３５Ｂ（図４中θ2）を有した補正値１３５を検索する。そして、各補正値１３５の補正値データ１３５Ｃ（図４中のδθ1、δθ2）に基づいて、補正値δθを線形補間またはスプライン関数補間により演算する。そして、演算した補正値δθで上述したように補正（Ａ＝θ−δθ）し、補正後出力データＡとして出力する。
なお、線形補間に比してスプライン関数補間の場合では、より円盤スケール１１０の偏芯などによる周期誤差の曲線である正弦波に近い状態となることから、より高精度に補正できる。 The measurement value correction unit 132 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). Then, the measurement value correction unit 132 calculates a measurement phase angle that is a rotational displacement amount of the rotation detection signal output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 based on the correction value 135 stored in the correction value storage unit 131. It is corrected and output as corrected output data that is the measured phase angle after correction.
Specifically, the measurement value correction unit 132 searches the correction value storage unit 131 for a correction value 135 having the same measurement phase angle data 135B as the measurement phase angle of the rotation detection signal from the rotation detection unit 121, and the same. When the correction value 135 having the measurement phase angle data 135B is detected, the correction value 135 is corrected with the correction value of the correction value data 135C. That is, as shown in FIG. 1, when the measured phase angle detected by the rotation detector 121 is θ and the correction value of the correction value data 135C is δθ, θ−δθ is calculated, and the calculation result is output as corrected output data. Output as A.
Further, when there is no correction value 135 having the same measurement phase angle data 135B, as shown in FIG. 4, the correction having the measurement phase angle data 135B (θ 1 in FIG. 4) that is closest to the measurement phase angle θ. The correction value 135 having the value 135 and the next measured phase angle data 135B (θ 2 in FIG. 4) is retrieved. Then, based on the correction value data 135C of each correction value 135 (δθ 1 , δθ 2 in FIG. 4), the correction value δθ is calculated by linear interpolation or spline function interpolation. Then, the calculated correction value δθ is corrected as described above (A = θ−δθ) and output as corrected output data A.
In the case of the spline function interpolation as compared with the linear interpolation, the state becomes closer to a sine wave that is a curve of a periodic error due to the eccentricity of the disk scale 110 and the like, so that the correction can be performed with higher accuracy.

〔ロータリーエンコーダの動作〕
次に、上記前提技術における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について、図面を参照して説明する。
なお、本前提技術では、０．５０°間隔で補正値１３５を設ける、すなわち全部で３６０［°］／０．０５［°］＝７２０［個］の補正値１３５を設けた構成を例示するが、上述したように、補正値１３５を設ける位相角の間隔としては、適宜設定できる。
図５は、補正するための補正値記憶部を形成する動作を示すフローチャートである。図６は、ロータリーエンコーダを補正するための概略装置較正を示す概念図である。なお、図６は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。 [Rotary encoder operation]
Next, as an operation in the base technology , a correction value storage unit construction process that is a rotary encoder calibration process will be described with reference to the drawings.
In the base technology , a configuration in which correction values 135 are provided at intervals of 0.50 °, that is, a total of 360 [°] /0.05 [°] = 720 [pieces] of correction values 135 is illustrated. As described above, the phase angle interval at which the correction value 135 is provided can be set as appropriate.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of forming a correction value storage unit for correction. FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating schematic device calibration for correcting a rotary encoder. For convenience of explanation, FIG. 6 shows the scale 112A of the scale portion 112 as a radial line provided at predetermined intervals.

図５に示すように、補正対象のロータリーエンコーダ１００を、図６に示すように、基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ１５０に装着する（ステップＳ１）。
ここで、較正用ロータリーエンコーダ１５０は、基準ロータリーエンコーダ１５１と、較正用演算部１５２とを備えている。そして、基準ロータリーエンコーダ１５１は、既に較正されたもので、回転軸１５１Ａの回転に応じた基準位相角の基準位相角データを出力する。
また、較正用演算部１５２は、測定値比較部１５２Ａを備えている。この測定値比較部１５２Ａは、基準ロータリーエンコーダ１５１から回転軸１５１Ａの回転により回転軸１５１Ａの回転に対応した位相角となる基準位相角θRに関する基準位相角信号を受信するとともに、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号を受信する。そして、測定値比較部１５２Ａは、受信した基準位相角データの基準位相角θRと、受信した回転検出信号の測定位相角θとの位相格差を演算し、この位相格差を補正値δθに関する補正値データ１３５Ｃとして、演算部１３０へ出力する。 As shown in FIG. 5, the correction target rotary encoder 100 is mounted on a calibration rotary encoder 150 as a reference displacement detection device as shown in FIG. 6 (step S1).
Here, the calibration rotary encoder 150 includes a reference rotary encoder 151 and a calibration calculation unit 152. The reference rotary encoder 151 is already calibrated and outputs reference phase angle data of a reference phase angle corresponding to the rotation of the rotating shaft 151A.
Further, the calibration calculation unit 152 includes a measurement value comparison unit 152A. The measurement value comparison unit 152A receives a reference phase angle signal related to the reference phase angle θ R that is a phase angle corresponding to the rotation of the rotation shaft 151A by the rotation of the rotation shaft 151A from the reference rotary encoder 151. The rotation detection signal output from the rotation detection unit 121 is received. Then, the measured value comparison unit 152A calculates the phase difference between the reference phase angle θ R of the received reference phase angle data and the measured phase angle θ of the received rotation detection signal, and corrects this phase difference with respect to the correction value δθ. The value data 135C is output to the calculation unit 130.

そして、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１および演算部１３０を、較正用演算部１５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ１００が較正用ロータリーエンコーダ１５０に装着される。   Then, the mounting hole 111 of the disk scale 110 is integrally fitted and fixed to the rotating shaft 151A of the reference rotary encoder 151. Furthermore, the rotary encoder 100 is mounted on the calibration rotary encoder 150 by connecting the rotation detection unit 121 and the calculation unit 130 of the rotary encoder 100 to the calibration calculation unit 152 so that data can be transmitted and received.

この装着状態で、先ず始めの補正値１３５の設定に際しては、補正値記憶部１３１の識別番号１３５Ａを「０」にセットする（ステップＳ２）。この後、円盤スケール１１０を原点位置に設定する（ステップＳ３）。例えば、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部１５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに（ステップＳ４）、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する（ステップＳ５）。そして、測定値比較部１５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、補正値に関する補正値データ１３５Ｃを生成し、ロータリーエンコーダ１００の演算部１３０の補正値記憶部１３１へ出力する（ステップＳ６）。
この後、測定値比較部１５２Ａから補正値データ１３５Ｃを受信した補正値記憶部１３１は、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信し、測定位相角θの回転検出信号を測定位相角データ１３５Ｂとして、セットされた識別番号１３５Ａに補正値データ１３５Ｃとともに１つの補正値１３５として関連付けて記憶する（ステップＳ７）。 In setting the first correction value 135 in this mounted state, the identification number 135A of the correction value storage unit 131 is set to “0” (step S2). Thereafter, the disk scale 110 is set to the origin position (step S3). For example, the disk scale 110 is positioned in a state where the origin pattern detection section 122 of the disk scale 110 is detected by the origin detection section 122 of the detection section 120. In this state, the measurement value comparison unit 152A receives the rotation detection signal of the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 (step S4) and is output from the reference rotary encoder 151. The reference phase angle data of the reference phase angle θ R is received (step S5). Then, the measurement value comparison unit 152A calculates a phase angle difference between the measurement phase angle θ of the received rotation detection signal and the reference phase angle θ R of the reference phase angle data, and generates correction value data 135C regarding the correction value. Then, the data is output to the correction value storage 131 of the calculation unit 130 of the rotary encoder 100 (step S6).
Thereafter, the correction value storage unit 131 that has received the correction value data 135C from the measurement value comparison unit 152A receives the rotation detection signal of the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120, and the measurement phase angle The rotation detection signal of θ is stored as measurement phase angle data 135B in association with the set identification number 135A as one correction value 135 together with the correction value data 135C (step S7).

そして、補正値１３５の設定個数である７２０個目となる識別番号１３５Ａが「７１９」であったか否かを判断する（ステップＳ８）。
このステップＳ８において、また最後の識別番号１３５Ａの補正値１３５の設定が完了していない場合には、識別番号１３５Ａとして次の番号の設定のために「＋１」にセットする（ステップＳ９）。例えば、識別番号１３５Ａの「０」の補正値１３５の設定がステップＳ７で完了したので、次の番号となる「１」にセットする。この後、補正すべき角度に円盤スケール１１０を回転させる（ステップＳ１０）。具体的には、０．５０°間隔で補正値を設定するので、原点位置から０．５０°進めた０．５０°に設定する。
この後、ステップＳ４に進んで、設定した角度で順次位相角差を演算し、その測定位相角θと関連付けて補正値１３５を順次生成して補正値記憶部１３１に記憶させる。 Then, it is determined whether or not the identification number 135A that is the 720th set number of the correction value 135 is “719” (step S8).
In this step S8, if the setting of the correction value 135 for the last identification number 135A is not completed, the identification number 135A is set to “+1” for setting the next number (step S9). For example, since the setting of the correction value 135 of “0” for the identification number 135A is completed in step S7, it is set to “1” which is the next number. Thereafter, the disk scale 110 is rotated to an angle to be corrected (step S10). Specifically, since the correction value is set at intervals of 0.50 °, the correction value is set to 0.50 ° advanced 0.50 ° from the origin position.
Thereafter, the process proceeds to step S4, where the phase angle difference is sequentially calculated with the set angle, and the correction value 135 is sequentially generated in association with the measured phase angle θ and stored in the correction value storage unit 131.

一方、ステップＳ８において、最後の補正値１３５の設定、すなわち識別番号１３５Ａが「７１９」であり、その識別番号１３５Ａの補正値１３５を補正値記憶部１３１に記憶した場合、較正が完了する。
そして、較正対象のロータリーエンコーダ１００を較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から外し、ロータリーエンコーダ１００の較正処理が完了する。 On the other hand, in step S8, when the last correction value 135 is set, that is, the identification number 135A is “719” and the correction value 135 of the identification number 135A is stored in the correction value storage unit 131, the calibration is completed.
Then, the rotary encoder 100 to be calibrated is removed from the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 150, and the calibration process of the rotary encoder 100 is completed.

〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記前提技術では、ロータリーエンコーダ１００の円盤スケール１１０に周方向における基準となる原点パターン部１１３を設け、較正用ロータリーエンコーダ１５０に接続する。そして、円盤スケール１１０の原点位置からの回転に対応して較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の原点位置からの回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差δθを測定値比較部１５２Ａで演算する。さらに、演算した位相角差δθを測定位相角θと関連付けて生成した補正値１３５を、補正値記憶部１３１へ複数記憶するテーブル構造に記憶させておく。そして、ロータリーエンコーダ１００の円盤スケール１１０を回転することにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θは、測定値補正部１３２により、この測定位相角θに対応した補正値記憶部１３１に記憶された補正値１３５に基づいて位相角差δθで補正して出力される。
このため、円盤スケール１１０に原点パターン部１１３を設け、この原点パターン部１１３からの基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差δθを測定位相角θ毎に関連付けて補正値１３５として複数記憶させるテーブル構造の補正値記憶部１３１を構成しているので、原点パターン部１１３を設ける簡単な構成で適切に補正のための補正値記憶部１３１を容易に形成できる。
また、原点パターン部としては、周方向における１箇所に目盛状に設けている。このため、基準位置を特定するための構成が簡単で、容易に基準位置の形成が容易にできる。 [Function and effect of the rotary encoder]
As described above, in the base technology described above, the origin pattern portion 113 serving as a reference in the circumferential direction is provided on the disk scale 110 of the rotary encoder 100 and connected to the calibration rotary encoder 150. The reference phase angle θ R output from the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 150 corresponding to the rotation of the disk scale 110 from the origin position and the rotary corresponding to the rotation of the disk scale 110 from the origin position. The measured value comparing unit 152A calculates a phase angle difference δθ between the rotational displacement signal output from the rotation detecting unit 121 of the encoder 100 and the measured phase angle θ. Further, a plurality of correction values 135 generated by associating the calculated phase angle difference δθ with the measurement phase angle θ are stored in a table structure that is stored in the correction value storage unit 131. Then, by rotating the disk scale 110 of the rotary encoder 100, the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 is stored in the correction value storage unit 131 corresponding to the measurement phase angle θ by the measurement value correction unit 132. Based on the stored correction value 135, the phase angle difference δθ is corrected and output.
For this reason, an origin pattern portion 113 is provided on the disk scale 110, and the phase difference δθ between the reference phase angle θ R from the origin pattern portion 113 and the measured measurement phase angle θ is associated with each measurement phase angle θ to obtain a correction value 135. Since the correction value storage unit 131 having a table structure to be stored as a plurality is stored, the correction value storage unit 131 for appropriate correction can be easily formed with a simple configuration in which the origin pattern unit 113 is provided.
Moreover, as an origin pattern part, it has provided in the shape of a scale at one place in the circumferential direction. Therefore, the configuration for specifying the reference position is simple, and the reference position can be easily formed.

そして、上記前提技術では、回転検出部１２１から出力される測定位相角θと同一の値の測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５が補正値記憶部１３１に記憶されていない場合、測定値補正部１３２により、測定位相角θの値に最も近似する測定位相角θ1の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５と、次に近似する測定位相角θ2の測定位相角データ１３５Ｂを有した補正値１３５とを検索し、これら補正値１３５の補正値データ１３５Ｃの補正値δθ1，δθ2を用いて、線形補間により補正値δθを演算する。そして、演算した補正値δθで検出した測定位相角θを補正して出力している。
このため、測定位相角θと同一の値となる測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５が補正値記憶部１３１に記憶されていない場合でも演算により補正値１３５を算出して補正できるので、補正値記憶部１３１のテーブル構造として、細かい位相角毎に生成した補正値１３５のテーブル構造に構築しなくても適切に補正でき、補正値記憶部１３１の構成の簡略化および補正値記憶部１３１の形成が容易にできる。 In the base technology , the correction value 135 having the measurement phase angle data 135B of the measurement phase angle θ having the same value as the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 is not stored in the correction value storage unit 131. In this case, the measurement value correction unit 132 causes the correction value 135 having the measurement phase angle data 135B of the measurement phase angle θ 1 that is closest to the value of the measurement phase angle θ, and the measurement phase angle of the measurement phase angle θ 2 that is next approximated The correction value 135 having the data 135B is searched, and the correction value δθ is calculated by linear interpolation using the correction values δθ 1 and δθ 2 of the correction value data 135C of the correction value 135. Then, the measured phase angle θ detected by the calculated correction value δθ is corrected and output.
Therefore, even when the correction value 135 having the measurement phase angle data 135B of the measurement phase angle θ that is the same value as the measurement phase angle θ is not stored in the correction value storage unit 131, the correction value 135 is calculated by calculation. Since correction can be performed, the correction value storage unit 131 can be appropriately corrected without building a table structure of correction values 135 generated for each fine phase angle, and the configuration of the correction value storage unit 131 can be simplified and corrected. The value storage unit 131 can be easily formed.

また、上記前提技術では、回転検出部１２１で出力される回転変位信号における測定位相角θの最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂに位相格差δθである補正値データ１３５Ｃを関連付けた補正値１３５を複数記憶するテーブル構造に補正値記憶部１３１を構成している。
このため、上述したように、例えば線形補間により、測定位相角θと同一の値となる測定位相角θの測定位相角データ１３５Ｂを有する補正値１３５がない場合でも演算により補正できるので、円盤スケール１１０の測定位相角θの最小の位相角間隔より大きな間隔の測定位相角θ毎の補正値１３５で補正値記憶部１３１を構成することで構成が簡略化でき、補正値記憶部１３１の形成が容易にできる。 In the base technology , the phase difference δθ is corrected to the measured phase angle data 135B of the measured phase angle θ larger than the minimum phase angle interval of the measured phase angle θ in the rotational displacement signal output from the rotation detector 121. The correction value storage unit 131 is configured in a table structure that stores a plurality of correction values 135 associated with the value data 135C.
For this reason, as described above, even if there is no correction value 135 having the measurement phase angle data 135B of the measurement phase angle θ that is the same value as the measurement phase angle θ, for example, by linear interpolation, it can be corrected by calculation. By configuring the correction value storage unit 131 with the correction value 135 for each measurement phase angle θ that is larger than the minimum phase angle interval of 110 measurement phase angles θ, the configuration can be simplified, and the correction value storage unit 131 can be formed. Easy to do.

［第一実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第一実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第一実施形態は、上記前提技術における演算部１３０の補正値記憶部１３１として、補正する演算式に関する補正波形情報を記憶し、この補正波形情報に基づいて補正する構成である。
図７は、較正用ロータリーエンコーダに組み付けられたロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図８は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図である。図９は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、所定の位置と検出位置とが一致する図である。図１０は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが９０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１１は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが１８０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１２は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが２７０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１３は、回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが３６０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。図１４は、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
なお、上記前提技術と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化または省略する。また、図７ないし図１３は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。 [ First embodiment]
Next, a rotary encoder as a displacement detection device of a first embodiment which is an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The first embodiment, as a correction value storage unit 131 of the operation unit 130 in the base technology, and stores the correction waveform information about arithmetic expression for correcting is configured to correct, based on the correction waveform information.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the rotary encoder assembled to the calibration rotary encoder. FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the disc scale having a cyclic error with the center of rotation shifted and the detection position of the detection unit. FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the detection position of the disk scale having a periodic error with the rotation center shifted and the detection unit, and is a diagram in which the predetermined position and the detection position coincide with each other. FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the disc scale having a cyclic error with the center of rotation shifted and the detection position of the detection unit. The predetermined position and detection when the disc scale is rotated 90 °. It is a figure which shows the relationship with a position. FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the disc scale having a cyclic error with the rotation center shifted and the detection position of the detection unit, and the predetermined position and detection when the disc scale is rotated 180 °. It is a figure which shows the relationship with a position. FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the detection position of the disk scale having a cyclic error with the rotation center shifted and the detection unit, and the predetermined position and detection when the disk scale is rotated 270 °. It is a figure which shows the relationship with a position. FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the disc scale having a cyclic error with the center of rotation shifted and the detection position of the detection unit. The predetermined position and detection when the disc scale is rotated 360 °. It is a figure which shows the relationship with a position. FIG. 14 is a graph showing a sine wave representative value that specifies a correction value waveform of a sine wave.
In addition, about the structure same as the said base technology , the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified or abbreviate | omitted. 7 to 13 are shown as a scale 112A of the scale portion 112 provided at predetermined intervals as radial lines for convenience of explanation.

〔ロータリーエンコーダの構成〕
図７において、２００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ２００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部２３０と、を備えている。
そして、演算部２３０は、補正値記憶部２３１と、補正値算出部２３２と、測定値補正部２３３とを備えている。 [Rotary encoder configuration]
In FIG. 7, reference numeral 200 denotes a rotary encoder. The rotary encoder 200 includes a disk scale 110, a detection unit 120, and a calculation unit 230 as a rotational displacement correction device.
The calculation unit 230 includes a correction value storage unit 231, a correction value calculation unit 232, and a measurement value correction unit 233.

補正値記憶部２３１は、上記前提技術の補正値記憶部１３１と同様に、各種情報を記憶可能ないずれの構成が利用でき、例えば、補正値算出部２３２が読み出し、あるいは書込可能に各種データを記憶する。
そして、補正値記憶部２３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続され詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ２５０の基準ロータリーエンコーダ１５１で検出した基準位相角と、円盤スケール１１０の回転に応じて回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。すなわち、ロータリーエンコーダ２００の周期誤差を補正する補正値は、位相角に応じた値が正弦波の補正値波形となる。
具体的には、例えば図８に示すように、回転中心がずれた円盤スケール１１０の場合、すなわち円盤スケール１１０の回転中心Ｏと、スケール部１１２の中心Ｓとが一致しない場合、回転検出部１２１の検出位置Ｔは、スケール部１１２の所定の測定位置Ｕとなる。この測定位置Ｕを図９に示すように基準として円盤スケール１１０を回転、例えば９０°回転させると、図１０に示す状態となる。さらに、９０°回転（図９の位置から１８０°回転）させると、図１１に示す状態となる。そしてさらに９０°回転（図９の位置から２７０°回転）されると、図１２に示す状態となる。さらに９０°回転（図９の位置から３６０°回転）されると、図１３に示す状態となり、スケール部１１２の中心円ｓと、検出位置Ｔの中心円ｏとが一致しない。この中心円ｓと中心円ｏとのずれは、各検出位置Ｔと測定位置Ｕとのずれ幅が円盤スケール１１０の回転に伴って次第に大きくなったり小さくなったりするので、これらを補正する補正量が正弦波の軌跡となる。
そして、この正弦波の補正値波形に関する補正値波形情報が補正値記憶部２３１に格納されている。具体的には、補正値記憶部２３１は、振幅量記憶部２３１Ａと、相対位相角記憶部２３１Ｂと、オフセット量記憶部２３１Ｃと、を備えている。
振幅量記憶部２３１Ａは、例えば図１４に示すように、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値である振幅量ＡDに関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部２３１Ｂは、例えば図１４に示すように、補正値波形を特定する正弦波代表値である相対位相角θDに関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部２３１Ｃは、例えば図１４に示すように、補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯDに関するオフセット量データを記憶している。 The correction value storage unit 231 can use any configuration capable of storing various types of information in the same manner as the correction value storage unit 131 of the base technology . For example, the correction value calculation unit 232 can read or write various data. Remember.
The correction value storage unit 231 is connected to the disk scale 110 of the rotary encoder 200, and the reference phase angle detected by the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 250, which will be described in detail later, and the rotation of the disk scale 110. Accordingly, correction waveform information relating to the correction value waveform of the sine wave calculated based on the phase angle difference between the rotational displacement signal output from the rotation detector 121 and the measured phase angle θ is stored. That is, the correction value for correcting the cyclic error of the rotary encoder 200 is a sine wave correction value waveform corresponding to the phase angle.
Specifically, for example, as shown in FIG. 8, in the case of the disk scale 110 whose center of rotation has shifted, that is, when the rotation center O of the disk scale 110 and the center S of the scale unit 112 do not match, the rotation detection unit 121. Is a predetermined measurement position U of the scale unit 112. When the disk scale 110 is rotated, for example, 90 °, with the measurement position U as a reference as shown in FIG. 9, the state shown in FIG. 10 is obtained. Furthermore, when it is rotated 90 ° (rotated 180 ° from the position of FIG. 9), the state shown in FIG. 11 is obtained. Then, when it is further rotated 90 ° (270 ° from the position in FIG. 9), the state shown in FIG. 12 is obtained. Further, when rotated 90 ° (360 ° from the position in FIG. 9), the state shown in FIG. 13 is obtained, and the center circle s of the scale portion 112 and the center circle o of the detection position T do not match. The shift between the center circle s and the center circle o is such that the shift width between each detection position T and the measurement position U gradually increases or decreases with the rotation of the disk scale 110. Becomes the locus of a sine wave.
The correction value waveform information related to the correction value waveform of the sine wave is stored in the correction value storage unit 231. Specifically, the correction value storage unit 231 includes an amplitude amount storage unit 231A, a relative phase angle storage unit 231B, and an offset amount storage unit 231C.
For example, as illustrated in FIG. 14, the amplitude amount storage unit 231 </ b> A stores amplitude amount data related to an amplitude amount AD that is a sine wave representative value that specifies a correction value waveform of a sine wave.
For example, as illustrated in FIG. 14, the relative phase angle storage unit 231 </ b> B stores relative phase angle data regarding the relative phase angle θ D that is a sine wave representative value that specifies a correction value waveform.
For example, as illustrated in FIG. 14, the offset amount storage unit 231 </ b> C stores offset amount data related to the offset amount O D that is a sine wave representative value that specifies a correction value waveform.

補正値算出部２３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、補正値算出部２３２は、補正値記憶部２３１から振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データを読み取り、回転検出部１２１で検出した円盤スケール１１０の測定位相角θに対して補正値δθを算出する。この補正値δθの算出としては、補正値波形における振幅量をＡDとし、相対位相角をθDとし、オフセット量をＯDとし、補正値をＨとしたときに、以下の式(１)を用いて補正値δθを算出する。
Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）……(１)
すなわち、補正値算出部２３２は、上記式(１)を記憶しており、この式(１)を用いて、補正値記憶部２３１から読み取った振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データと、回転検出部１２１で測定した測定位相角θとに基づいて、補正値δθを演算する。 The correction value calculation unit 232 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). Then, the correction value calculation unit 232 reads the amplitude amount data, the relative phase angle data, and the offset amount data from the correction value storage unit 231, and corrects the correction value for the measured phase angle θ of the disk scale 110 detected by the rotation detection unit 121. δθ is calculated. For calculating the correction value δθ, when the amplitude amount in the correction value waveform is A D , the relative phase angle is θ D , the offset amount is O D , and the correction value is H, the following equation (1) Is used to calculate the correction value δθ.
H = O D + A D × (sin (θ + θ D )) (1)
That is, the correction value calculation unit 232 stores the above equation (1), and using this equation (1), the amplitude amount data, the relative phase angle data, and the offset amount data read from the correction value storage unit 231 are used. The correction value δθ is calculated based on the measured phase angle θ measured by the rotation detector 121.

測定値補正部２３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部２３３は、補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて算出される補正値δθにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力する。すなわち、測定値補正部２３３は、補正値算出部２３２で算出された補正値δθにより測定位相角θを補正して補正後出力データＡとして出力する。
具体的には、測定値補正部２３３は、回転検出部１２１で検出した測定位相角θから補正値算出部２３２で算出された補正値δθを減算（θ−δθ）し、この減算結果を補正後出力データＡとして出力する。 The measurement value correction unit 233 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). Then, the measurement value correction unit 233 outputs the measurement phase angle output from the rotation detection unit 121 based on the correction value δθ calculated based on the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D of the correction value waveform. Output after correcting θ. That is, the measurement value correction unit 233 corrects the measurement phase angle θ with the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 232 and outputs the corrected output data A.
Specifically, the measurement value correction unit 233 subtracts the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 232 from the measurement phase angle θ detected by the rotation detection unit 121 (θ−δθ), and corrects the subtraction result. Output as post-output data A.

〔ロータリーエンコーダの動作〕
（較正処理）
次に、上記第一実施形態における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について、図面を参照して説明する。
図１５は、測定値比較部２５２Ａで所定の位相角間隔の測定位相角θ毎に算出した補正値δθM2を説明するためのグラフである。図１６は、測定位相角θ毎に算出した補正値δθM2に基づいて演算した正弦波の補正値波形を示すグラフである。 [Rotary encoder operation]
(Calibration process)
Next, as an operation in the first embodiment, a construction process of a correction value storage unit that is a calibration process of the rotary encoder will be described with reference to the drawings.
FIG. 15 is a graph for explaining the correction value δθ M2 calculated by the measurement value comparison unit 252A for each measurement phase angle θ at a predetermined phase angle interval. FIG. 16 is a graph showing a correction value waveform of a sine wave calculated based on the correction value δθ M2 calculated for each measurement phase angle θ.

図７に示すように、補正対象のロータリーエンコーダ２００を基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着する。
ここで、較正用ロータリーエンコーダ２５０は、基準ロータリーエンコーダ１５１と、較正用演算部２５２とを備えている。そして、基準ロータリーエンコーダ１５１は、既に較正されたもので、回転軸１５１Ａの回転に応じた基準位相角の基準位相角データを出力する。
また、較正用演算部２５２は、測定値比較部２５２Ａと、補正値波形生成部２５２Ｂと、を備えている。
そして、測定値比較部２５２Ａは、基準ロータリーエンコーダ１５１から回転軸１５１Ａの回転により回転軸１５１Ａの回転に対応した位相角となる基準位相角θRに関する基準位相角信号を受信するとともに、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される回転検出信号を受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した基準位相角データの基準位相角θRと、受信した回転検出信号の測定位相角θとの位相格差を演算し、この位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2として補正値波形生成部２５２Ｂへ出力する。
また、補正値波形生成部２５２Ｂは、測定位相角θ毎に測定値比較部２５２Ａから取得した補正値δθM2から、最小二乗法により近似する正弦波、すなわち補正値波形の関数式を演算する。そして、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値波形の関数式から振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを抽出し補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃへ適宜出力して記憶させる。 As shown in FIG. 7, the rotary encoder 200 to be corrected is attached to a calibration rotary encoder 250 as a reference displacement detection device.
Here, the calibration rotary encoder 250 includes a reference rotary encoder 151 and a calibration calculation unit 252. The reference rotary encoder 151 is already calibrated and outputs reference phase angle data of a reference phase angle corresponding to the rotation of the rotating shaft 151A.
The calibration calculation unit 252 includes a measurement value comparison unit 252A and a correction value waveform generation unit 252B.
Then, the measurement value comparison unit 252A receives a reference phase angle signal related to the reference phase angle θ R that is a phase angle corresponding to the rotation of the rotation shaft 151A by the rotation of the rotation shaft 151A from the reference rotary encoder 151, and the detection unit 120. The rotation detection signal output from the rotation detection unit 121 is received. Then, the measurement value comparison unit 252A calculates a phase difference between the reference phase angle θ R of the received reference phase angle data and the measurement phase angle θ of the received rotation detection signal, and uses this phase difference as a corresponding measurement phase angle. The correction value δθ M2 of θ is output to the correction value waveform generation unit 252B.
The correction value waveform generation unit 252B calculates a sine wave approximated by the least square method, that is, a functional expression of the correction value waveform, from the correction value δθ M2 acquired from the measurement value comparison unit 252A for each measurement phase angle θ. Then, the correction value waveform generation unit 252B extracts the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D from the functional expression of the correction value waveform, and the amplitude value storage unit 231A of the correction value storage unit 231, the relative phase angle The data is appropriately output and stored in the storage unit 231B and the offset amount storage unit 231C.

そして、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ２００の回転検出部１２１および演算部２３０を、較正用演算部２５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ２００が較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着される。   Then, the mounting hole 111 of the disk scale 110 is integrally fitted and fixed to the rotating shaft 151A of the reference rotary encoder 151. Further, the rotary encoder 200 is attached to the calibration rotary encoder 250 by connecting the rotation detection unit 121 and the calculation unit 230 of the rotary encoder 200 to the calibration calculation unit 252 so that data can be transmitted and received.

この装着状態で、まず円盤スケール１１０を原点位置に設定、すなわち、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部２５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2を生成する。この補正値δθM2を、例えば図１５に示すように、所定の位相角毎の測定位相角θで、円盤スケール１１０を適宜回転させて順次演算させる。なお、図１５は、説明の都合上、３６°間隔で求めた補正値δθM2を示すが、これに限られるものではなく、例えば第一実施の形態と同様に、ロータリーエンコーダ２００の分解能よりも大きなピッチ、あるいは分解能と同等のピッチのいずれの位相角間隔に設定できる。
そして、測定値比較部２５２Ａで演算された異なる測定位相角θ毎の補正値δθM2を取得した補正値波形生成部２５２Ｂは、最小二乗法により、図１６の波形図に示すような近似する正弦波である補正値波形を演算する。さらに、補正値波形生成部２５２Ｂは、演算した補正値波形の関数式から振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを抽出する。この後、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃへ適宜出力して記憶させ、ロータリーエンコーダ２００が較正される。 In this mounted state, the disc scale 110 is first set to the origin position, that is, the disc scale 110 is positioned in a state where the origin pattern portion 113 of the disc scale 110 is detected by the origin detection portion 122 of the detection portion 120. In this state, the measurement value comparison unit 252A receives the rotation detection signal of the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 and the reference phase angle output from the reference rotary encoder 151. receiving a reference phase angle data of theta R. Then, the measurement value comparison unit 252A calculates the phase angle difference between the measurement phase angle θ of the received rotation detection signal and the reference phase angle θ R of the reference phase angle data, and the phase difference is calculated as the corresponding measurement phase angle θ. A correction value Δθ M2 is generated. For example, as shown in FIG. 15, this correction value δθ M2 is sequentially calculated by appropriately rotating the disk scale 110 at a measurement phase angle θ for each predetermined phase angle. FIG. 15 shows correction values δθ M2 obtained at intervals of 36 ° for convenience of explanation, but is not limited to this. For example, as in the first embodiment, the correction value is larger than the resolution of the rotary encoder 200. The phase angle interval can be set to either a large pitch or a pitch equivalent to the resolution.
Then, the correction value waveform generation unit 252B, which has acquired the correction value δθ M2 for each different measurement phase angle θ calculated by the measurement value comparison unit 252A, approximates the sine as shown in the waveform diagram of FIG. 16 by the least square method. A correction value waveform that is a wave is calculated. Further, the correction value waveform generation unit 252B extracts the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D from the functional expression of the calculated correction value waveform. Thereafter, the correction value waveform generation unit 252B appropriately outputs and stores it in the amplitude amount storage unit 231A, the relative phase angle storage unit 231B, and the offset amount storage unit 231C of the correction value storage unit 231, and the rotary encoder 200 is calibrated. .

（ロータリーエンコーダの回転変位量の検出動作）
次に、上記較正されたロータリーエンコーダ２００による円盤スケール１１０の回転による回転変位量の検出動作について説明する。 (Rotation encoder rotation displacement detection operation)
Next, the rotational displacement amount detection operation by the rotation of the disk scale 110 by the calibrated rotary encoder 200 will be described.

所定の被計測装置に装着されたロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が被計測装置の動作により回転されると、検出部１２０の回転検出部１２１はスケール部１１２から測定位相角θを検出する。
この回転検出部１２１で測定位相角θが検出されると、演算部２３０の補正値算出部２３２は、補正値記憶部２３１に記憶された振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDと、測定位相角θとに基づいて、上述した式(１)を利用して、測定位相角θにおける補正値δθを算出する。
そして、演算部２３０は、測定値補正部２３３により、補正値算出部２３２で算出された補正値δθにより、回転検出部１２１で検出した測定位相角θを補正し、補正後出力データＡとして出力する。 When the disk scale 110 of the rotary encoder 200 mounted on a predetermined device to be measured is rotated by the operation of the device to be measured, the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 detects the measurement phase angle θ from the scale unit 112.
When the rotation detection unit 121 detects the measurement phase angle θ, the correction value calculation unit 232 of the calculation unit 230 stores the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O stored in the correction value storage unit 231. Based on D and the measured phase angle θ, the correction value δθ at the measured phase angle θ is calculated using the above-described equation (1).
Then, the calculation unit 230 corrects the measurement phase angle θ detected by the rotation detection unit 121 using the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 232 by the measurement value correction unit 233 and outputs the corrected output data A as the corrected output data A. To do.

〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態では、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０に周方向における基準となる原点パターン部１１３を設け、較正用ロータリーエンコーダ２５０に接続する。そして、円盤スケール１１０の回転に対応して較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて最小二乗法により演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報である振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを、補正値記憶部２３１へ記憶させておく。そして、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が回転されることで回転検出部１２１から出力される測定位相角θは、補正部記憶部２３１に記憶された補正波形情報に基づいて演算される補正値δθにより補正して補正後出力データＡとして出力している。
このため、円盤スケール１１０に原点パターン部１１３を設け、この原点パターン部１１３からの基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差δθに基づいて演算される補正値波形に関する補正値波形情報を記憶し、この補正値波形情報に基づいて補正値δθを演算して補正する簡単な構成で適切に補正でき、装置構成の構築も容易にできる。 [Function and effect of the rotary encoder]
As described above, in the first embodiment, the origin pattern portion 113 serving as a reference in the circumferential direction is provided on the disk scale 110 of the rotary encoder 200 and connected to the calibration rotary encoder 250. Then, the reference phase angle θ R output from the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 150 corresponding to the rotation of the disk scale 110 and the rotation detector 121 of the rotary encoder 100 corresponding to the rotation of the disk scale 110. Amplitude amount A D , relative phase angle θ D and offset, which are correction waveform information related to the correction value waveform of the sine wave calculated by the least square method based on the phase angle difference with the measured phase angle θ of the output rotational displacement signal. The amount O D is stored in the correction value storage unit 231. The measured phase angle θ output from the rotation detection unit 121 when the disk scale 110 of the rotary encoder 200 is rotated is a correction value δθ calculated based on the correction waveform information stored in the correction unit storage unit 231. And output as corrected output data A.
For this reason, an origin pattern portion 113 is provided on the disk scale 110, and a correction value relating to a correction value waveform calculated based on the phase difference δθ between the reference phase angle θ R from the origin pattern portion 113 and the measured phase angle θ is measured. The waveform information is stored, and the correction value δθ can be calculated and corrected based on the correction value waveform information. Thus, the correction can be appropriately performed, and the apparatus configuration can be easily constructed.

そして、上記第一実施形態では、補正値波形として、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続された較正用ロータリーエンコーダ１５０の基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に対応してロータリーエンコーダ１００の回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差から、最小二乗法による演算結果の正弦波を補正値波形とし、この補正値波形の例えば関数式に関する補正波形情報を補正値記憶部２３１に記憶している。
このため、適切に測定位相角θを補正するための補正値記憶部２３１の構成として、最小二乗法の演算結果である正弦波の補正値波形の補正波形情報、例えば振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておくのみでよく、適切に補正するための補正値記憶部２３１の構成が簡略化し、補正値記憶部２３１を容易に形成できる。 In the first embodiment, as the correction value waveform, the reference phase angle θ R output from the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 150 to which the disk scale 110 of the rotary encoder 200 is integrally connected, and the disk Based on the phase angle difference with the measured phase angle θ of the rotational displacement signal output from the rotation detector 121 of the rotary encoder 100 corresponding to the rotation of the scale 110, a sine wave of the calculation result by the least square method is used as a correction value waveform. The correction value storage unit 231 stores correction waveform information related to, for example, a functional expression of the correction value waveform.
For this reason, as a configuration of the correction value storage unit 231 for appropriately correcting the measurement phase angle θ, correction waveform information of a correction value waveform of a sine wave, which is a calculation result of the least square method, for example, an amplitude amount A D , a relative phase It is only necessary to store the angle θ D and the offset amount O D , the configuration of the correction value storage unit 231 for appropriate correction is simplified, and the correction value storage unit 231 can be easily formed.

また、上記第一実施形態では、正弦波の補正値波形の関数式に関する情報である補正波形情報として振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを補正値記憶部２３１に記憶し、これら振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて算出される補正値δθにより、測定値補正部２３３により回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、基準位相角θRと測定した測定位相角θとの位相格差に基づいてあらかじめ演算した正弦波の補正値波形に関する正弦波を特定する振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDのみを補正値記憶部２３１に記憶しておくのみで適切な補正ができ、補正値記憶部２３１の構成を簡略化でき、補正値記憶部２３１を容易に形成できる。 In the first embodiment, the amplitude value A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D are stored in the correction value storage unit 231 as correction waveform information that is information related to the functional expression of the correction value waveform of the sine wave. The measurement value angle Θθ calculated from the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D is used to correct the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 by the measurement value correction unit 233. Output.
Therefore, the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount that specify the sine wave related to the correction value waveform of the sine wave calculated in advance based on the phase difference between the reference phase angle θ R and the measured measurement phase angle θ. Appropriate correction can be performed simply by storing only O D in the correction value storage unit 231, the configuration of the correction value storage unit 231 can be simplified, and the correction value storage unit 231 can be easily formed.

さらに、上記第一実施形態では、補正値算出部２３２により補正値記憶部２３１に記憶された補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDに基づいて、回転検出部１２１で検出された測定位相角θに対応する補正値δθを算出し、測定値補正部２３３により、算出された補正値δθで回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、補正値算出部２３２により補正する補正値δθを算出するので、補正値波形の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDのみを記憶しておく簡単な構成でも、適切に補正するための補正値δθが得られ、適切に補正でき構成の簡略化が容易な構成が容易に得られる。 Furthermore, in the first embodiment, based on the correction value waveform amplitude amount A D , relative phase angle θ D, and offset amount O D stored in the correction value storage unit 231 by the correction value calculation unit 232, the rotation detection unit A correction value δθ corresponding to the measurement phase angle θ detected in 121 is calculated, and the measurement value angle output θ is output by correcting the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 by the measurement value correction unit 233 with the calculated correction value δθ. doing.
For this reason, since the correction value δθ to be corrected is calculated by the correction value calculation unit 232, even a simple configuration in which only the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D and the offset amount O D of the correction value waveform are stored is appropriate. A correction value δθ for correction is obtained, and a configuration that can be corrected appropriately and can be simplified is easily obtained.

また、上記第一実施形態では、測定値補正部２３３により、補正値記憶部２３１に記憶された補正値波形における振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとに基づいて、補正値Ｈ（δθ）を、Ｈ＝ＯD＋ＡD×（sin(θ＋θD)）に基づいて算出し、この補正値Ｈにより、測定値位相角θを補正している。
このため、補正値波形の振幅量ＡDと、相対位相角θDと、オフセット量ＯDとを記憶する簡単な補正値記憶部２３１の構成でも、簡単な演算で容易に迅速で適切な補正ができる。 In the first embodiment, the measurement value correction unit 233 uses the amplitude value AD in the correction value waveform stored in the correction value storage unit 231, the relative phase angle θ D, and the offset amount O D. The correction value H (δθ) is calculated based on H = O D + A D × (sin (θ + θ D )), and the measured value phase angle θ is corrected by the correction value H.
Therefore, the amplitude of A D correction value waveform, the relative phase angle theta D, also in the configuration of a simple correction value storage unit 231 for storing the offset amount O D, easily and quickly and appropriate correction by a simple operation Can do.

［第二実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第二実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第二実施形態は、第一実施形態における演算部２３０として、ロータリーエンコーダ２００が複数の周期誤差を有している場合に対応できる構成である。なお、本第二実施形態では、偏芯誤差と、円盤スケール１１０固有の１回転で３周期となる周期誤差の２つの周期誤差を有した場合を例示するが、複数の周期誤差を含んでいる場合でも同様である。
図１７は、ロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。図１８は、正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。
なお、上記前提技術および第一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簡略化または省略する。また、図１７は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。 [ Second Embodiment]
Next, a rotary encoder as a displacement detection device according to a second embodiment which is an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
This 2nd embodiment is the structure which can respond to the case where the rotary encoder 200 has a some periodic error as the calculating part 230 in 1st embodiment. In the second embodiment, an example in which there are two cyclic errors, that is, an eccentric error and a cyclic error that is three cycles in one rotation inherent to the disk scale 110, includes a plurality of cyclic errors. The same applies to cases.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the rotary encoder. FIG. 18 is a graph showing a sine wave representative value that specifies a correction value waveform of a sine wave.
In addition, about the same structure as the said base technology and 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified or abbreviate | omitted. Moreover, FIG. 17 shows the scale 112A of the scale part 112 as a radial line provided at predetermined intervals for convenience of explanation.

〔ロータリーエンコーダの構成〕
図１７において、３００はロータリーエンコーダで、このロータリーエンコーダ３００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部３３０と、を備えている。
そして、演算部３３０は、補正値記憶部３３１と、補正値算出部３３２と、測定値補正部３３３とを備えている。 [Rotary encoder configuration]
In FIG. 17, reference numeral 300 denotes a rotary encoder. The rotary encoder 300 includes a disk scale 110, a detection unit 120, and a calculation unit 330 as a rotational displacement correction device.
The calculation unit 330 includes a correction value storage unit 331, a correction value calculation unit 332, and a measurement value correction unit 333.

補正値記憶部３３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０が一体的に接続され詳細は後述する較正用ロータリーエンコーダ２５０の基準ロータリーエンコーダ１５１で検出した基準位相角θRと、円盤スケール１１０の回転に応じて回転検出部１２１から出力される回転変位信号の測定位相角θとの位相角差に基づいて演算された正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。すなわち、複数の周期誤差に対応した正弦波の合成波である補正値波形に関する補正値波形情報が補正値記憶部３３１に格納されている。具体的には、補正値記憶部３３１は、偏芯誤差補正用の振幅量記憶部３３１Ａ１、相対位相角記憶部３３１Ｂ１と、オフセット量記憶部３３１Ｃ１と、３周期誤差補正用の振幅量記憶部３３１Ａ２、相対位相角記憶部３３１Ｂ２と、オフセット量記憶部３３１Ｃ２と、を備えている。
振幅量記憶部３３１Ａ１は、例えば図１８に示すように、合成波の補正値波形REFにおける合成成分である偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を特定する正弦波代表値である振幅量ＡD1に関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部３３１Ｂ１は、例えば図１８に示すように、偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を特定する正弦波代表値である相対位相角θD1に関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部３３１Ｃ１は、例えば図１８に示すように、偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1を補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯD1に関するオフセット量データを記憶している。
振幅量記憶部３３１Ａ２は、例えば図１８に示すように、合成波の補正値波形REFにおける合成成分である３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を特定する正弦波代表値である振幅量ＡD2に関する振幅量データを記憶している。
相対位相角記憶部３３１Ｂ２は、例えば図１８に示すように、３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を特定する正弦波代表値である相対位相角θD2に関する相対位相角データを記憶している。
オフセット量記憶部３３１Ｃ２は、例えば図１８に示すように、３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を補正値波形を特定する正弦波代表値であるオフセット量ＯD2に関するオフセット量データを記憶している。 The correction value storage unit 331 is connected to the disk scale 110 of the rotary encoder 200 and is connected to the reference phase angle θ R detected by the reference rotary encoder 151 of the calibration rotary encoder 250, which will be described in detail later, and the rotation of the disk scale 110. Accordingly, correction waveform information relating to the correction value waveform of the sine wave calculated based on the phase angle difference between the rotational displacement signal output from the rotation detector 121 and the measured phase angle θ is stored. That is, correction value waveform information related to a correction value waveform, which is a combined wave of sine waves corresponding to a plurality of cyclic errors, is stored in the correction value storage unit 331. Specifically, the correction value storage unit 331 includes an amplitude error storage unit 331A1, a relative phase angle storage unit 331B1, an offset amount storage unit 331C1, and an amplitude amount storage unit 331A2 for three-cycle error correction. , And a relative phase angle storage unit 331B2 and an offset amount storage unit 331C2.
For example, as illustrated in FIG. 18, the amplitude amount storage unit 331 </ b> A <b> 1 includes an amplitude amount A that is a sine wave representative value that identifies the sine wave correction value waveform REF <b> 1 of the eccentricity error that is a composite component in the composite wave correction value waveform REF. Stores amplitude data for D1 .
For example, as shown in FIG. 18, the relative phase angle storage unit 331B1 stores relative phase angle data related to the relative phase angle θ D1 that is a sine wave representative value for specifying the sine wave correction value waveform REF1 of the eccentricity error. Yes.
For example, as shown in FIG. 18, the offset amount storage unit 331C1 stores offset amount data related to an offset amount O D1 that is a sine wave representative value that identifies a correction value waveform of a correction value waveform REF1 of an eccentric error. ing.
For example, as illustrated in FIG. 18, the amplitude amount storage unit 331 </ b> A <b> 2 includes an amplitude amount A that is a sine wave representative value that specifies a three-cycle error sine wave correction value waveform REF <b> 2 that is a composite component in the composite wave correction value waveform REF. Stores amplitude data for D2 .
For example, as shown in FIG. 18, the relative phase angle storage unit 331B2 stores relative phase angle data related to the relative phase angle θ D2 that is a sine wave representative value that specifies the sine wave correction value waveform REF2 having a three-cycle error. Yes.
For example, as shown in FIG. 18, the offset amount storage unit 331C2 stores offset amount data related to an offset amount O D2 that is a sine wave representative value for specifying the correction value waveform of the three-cycle error sine wave correction value waveform REF2. ing.

補正値算出部３３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、補正値算出部３３２は、補正値記憶部３３１から振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データを読み取り、回転検出部１２１で検出した円盤スケール１１０の測定位相角θに対して補正値δθを算出する。この補正値δθの算出としては、補正値をＨとしたときに、以下の式(２)を用いて補正値δθを算出する。
Ｈ＝[ＯD1＋ＡD1×{sin(θ＋θD1)}]＋[ＯD2＋ＡD2×{sin(３×(θ＋θD2))}]……(２)
すなわち、補正値算出部３３２は、上記式(２)を記憶しており、この式(２)を用いて、補正値記憶部３３１から読み取った振幅量データ、相対位相角データおよびオフセット量データと、回転検出部１２１で測定した測定位相角θとに基づいて、補正値δθを演算する。なお、円盤スケール１１０の周期誤差としてｎ周期である場合には、上記(２)式中の「３」を「ｎ」とすればよい。 The correction value calculation unit 332 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). The correction value calculation unit 332 reads the amplitude amount data, the relative phase angle data, and the offset amount data from the correction value storage unit 331, and corrects the correction value for the measured phase angle θ of the disk scale 110 detected by the rotation detection unit 121. δθ is calculated. For calculating the correction value δθ, when the correction value is H, the correction value δθ is calculated using the following equation (2).
H = [O D1 + A D1 × {sin (θ + θ D1 )}] + [O D2 + A D2 × {sin (3 × (θ + θ D2 ))}] …… (2)
That is, the correction value calculation unit 332 stores the above equation (2), and using this equation (2), the amplitude amount data, the relative phase angle data, and the offset amount data read from the correction value storage unit 331 The correction value δθ is calculated based on the measured phase angle θ measured by the rotation detector 121. In the case where the cycle error of the disk scale 110 is n cycles, “3” in the above equation (2) may be set to “n”.

測定値補正部３３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにて構成されている。そして、測定値補正部３３３は、補正値波形の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づいて算出される補正値δθにより、回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力する。すなわち、測定値補正部３３３は、補正値算出部３３２で算出された補正値δθにより測定位相角θを補正して補正後出力データＡとして出力する。
具体的には、測定値補正部３３３は、回転検出部１２１で検出した測定位相角θから補正値算出部３３２で算出された補正値δθを減算（θ−δθ）し、この減算結果を補正後出力データＡとして出力する。 The measurement value correction unit 333 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit). Then, the measurement value correction unit 333 detects rotation based on the correction value δθ calculated based on the amplitude amounts A D1 and A D2 , the relative phase angles θ D1 and θ D2, and the offset amounts O D1 and O D2 of the correction value waveform. The measurement phase angle θ output from the unit 121 is corrected and output. In other words, the measurement value correction unit 333 corrects the measurement phase angle θ by the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 332 and outputs the corrected output data A.
Specifically, the measurement value correction unit 333 subtracts the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 332 from the measurement phase angle θ detected by the rotation detection unit 121 (θ−δθ), and corrects the subtraction result. Output as post-output data A.

〔ロータリーエンコーダの動作〕
（較正処理）
次に、上記第二実施形態における動作として、ロータリーエンコーダの較正処理である補正値記憶部の構築処理について説明する。 [Rotary encoder operation]
(Calibration process)
Next, as an operation in the second embodiment, a construction process of a correction value storage unit that is a calibration process of the rotary encoder will be described.

第一実施形態と同様に、補正対象のロータリーエンコーダ３００を基準変位検出装置としての較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着する。
すなわち、基準ロータリーエンコーダ１５１の回転軸１５１Ａに円盤スケール１１０の取付孔１１１を一体的に嵌合固定する。さらに、ロータリーエンコーダ３００の回転検出部１２１および演算部３３０を、較正用演算部２５２にデータを送受信可能に接続することで、ロータリーエンコーダ３００が較正用ロータリーエンコーダ２５０に装着される。 As in the first embodiment, the rotary encoder 300 to be corrected is attached to a calibration rotary encoder 250 as a reference displacement detection device.
That is, the mounting hole 111 of the disk scale 110 is integrally fitted and fixed to the rotating shaft 151A of the reference rotary encoder 151. Further, the rotary encoder 300 is mounted on the calibration rotary encoder 250 by connecting the rotation detection unit 121 and the calculation unit 330 of the rotary encoder 300 to the calibration calculation unit 252 so that data can be transmitted and received.

この装着状態で、まず円盤スケール１１０を原点位置に設定、すなわち、検出部１２０の原点検出部１２２にて円盤スケール１１０の原点パターン部１１３を検出している状態に円盤スケール１１０を位置させる。そして、この状態で、測定値比較部２５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信する。そして、測定値比較部２５２Ａは、受信した回転検出信号の測定位相角θと、基準位相角データの基準位相角θRとの位相角差を演算し、位相格差を対応する測定位相角θの補正値δθM2を生成する。この補正値δθM2を、所定の位相角毎の測定位相角θで、円盤スケール１１０を適宜回転させて順次演算させる。
そして、測定値比較部２５２Ａで演算された異なる測定位相角θ毎の補正値δθM2を取得した補正値波形生成部２５２Ｂは、最小二乗法により、図１６の波形図に示すような近似する正弦波である補正値波形REFを演算する。さらに、補正値波形生成部２５２Ｂは、演算した補正値波形REFの関数式から、合成成分である偏芯誤差の正弦波の補正値波形REF1と、合成成分である３周期誤差の正弦波の補正値波形REF2を抽出し、これら補正値波形REF1，REF2の各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ抽出する。この後、補正値波形生成部２５２Ｂは、補正値記憶部３３１の振幅量記憶部３３１Ａ１，３３１Ａ２、相対位相角記憶部３３１Ｂ１，３３１Ｂ２およびオフセット量記憶部３３１Ｃ１，３３１Ｃ２へ適宜出力して記憶させ、ロータリーエンコーダ３００が較正される。 In this mounted state, the disc scale 110 is first set to the origin position, that is, the disc scale 110 is positioned in a state where the origin pattern portion 113 of the disc scale 110 is detected by the origin detection portion 122 of the detection portion 120. In this state, the measurement value comparison unit 252A receives the rotation detection signal of the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 and the reference phase angle output from the reference rotary encoder 151. receiving a reference phase angle data of theta R. Then, the measurement value comparison unit 252A calculates the phase angle difference between the measurement phase angle θ of the received rotation detection signal and the reference phase angle θ R of the reference phase angle data, and the phase difference is calculated as the corresponding measurement phase angle θ. A correction value Δθ M2 is generated. The correction value δθ M2 is sequentially calculated by appropriately rotating the disk scale 110 at the measurement phase angle θ for each predetermined phase angle.
Then, the correction value waveform generation unit 252B, which has acquired the correction value δθ M2 for each different measurement phase angle θ calculated by the measurement value comparison unit 252A, approximates the sine as shown in the waveform diagram of FIG. 16 by the least square method. A correction value waveform REF that is a wave is calculated. Further, the correction value waveform generation unit 252B corrects the correction value waveform REF1 of the eccentric error that is the combined component and the sine wave of the three-cycle error that is the combined component, from the function expression of the calculated correction value waveform REF. A value waveform REF2 is extracted, and amplitude values A D1 and A D2 , relative phase angles θ D1 and θ D2, and offset amounts O D1 and O D2 of the correction value waveforms REF1 and REF2 are extracted, respectively. Thereafter, the correction value waveform generation unit 252B appropriately outputs to the amplitude amount storage units 331A1 and 331A2, the relative phase angle storage units 331B1 and 331B2 and the offset amount storage units 331C1 and 331C2 of the correction value storage unit 331, and stores them. The encoder 300 is calibrated.

（ロータリーエンコーダの回転変位量の検出動作）
次に、上記較正されたロータリーエンコーダ３００による円盤スケール１１０の回転による回転変位量の検出動作について説明する。 (Rotation encoder rotation displacement detection operation)
Next, the operation of detecting the rotational displacement due to the rotation of the disk scale 110 by the calibrated rotary encoder 300 will be described.

所定の被計測装置に装着されたロータリーエンコーダ３００の円盤スケール１１０が被計測装置の動作により回転されると、検出部１２０の回転検出部１２１はスケール部１１２から測定位相角θを検出する。
この回転検出部１２１で測定位相角θが検出されると、演算部３３０の補正値算出部３３２は、補正値記憶部３３１に記憶された振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2と、測定位相角θとに基づいて、上述した式(２)を利用して、測定位相角θにおける補正値δθを算出する。
そして、演算部３３０は、測定値補正部３３３により、補正値算出部３３２で算出された補正値δθにより、回転検出部１２１で検出した測定位相角θを補正し、補正後出力データＡとして出力する。 When the disk scale 110 of the rotary encoder 300 mounted on a predetermined device to be measured is rotated by the operation of the device to be measured, the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 detects the measurement phase angle θ from the scale unit 112.
When the rotation detection unit 121 detects the measurement phase angle θ, the correction value calculation unit 332 of the calculation unit 330 stores the amplitude amounts A D1 and A D2 , the relative phase angle θ D1 , and the like stored in the correction value storage unit 331. Based on θ D2, offset amounts O D1 and O D2, and the measurement phase angle θ, the correction value δθ at the measurement phase angle θ is calculated using the above-described equation (2).
Then, the calculation unit 330 corrects the measurement phase angle θ detected by the rotation detection unit 121 by the measurement value correction unit 333 using the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 332 and outputs the corrected output data A as the corrected output data A. To do.

〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第二実施形態では、合成波の補正値波形REFである場合、合成成分である各正弦波の補正値波形REF1，REF2における振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ補正値記憶部３３１に記憶させ、補正部算出部３３２により、正弦波の補正値波形REF1，REF2の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づく各補正値の総和である補正値δθを演算し、得られた補正値δθにより回転検出部１２１から出力される測定位相角θを補正して出力している。
このため、上記第一実施形態の作用効果に加え、例えば円盤スケール１１０の偏芯や円盤スケール１１０固有の周期誤差など、複数の周期誤差を有する円盤スケール１１０についても、各周期誤差に対応する各正弦波の補正値波形REF1，REF2の振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2をそれぞれ記憶する簡単な補正値記憶部３３１の構成で、適切な補正が容易かつ迅速に得られる。
なお、この合成波の補正値波形である場合についても、例えば、補正値算出部により補正値をそれぞれ算出して総和を算出し、この総和を補正値として演算されればよい。 [Function and effect of the rotary encoder]
As described above, in the second embodiment, when the correction value waveform REF is a composite wave, the amplitudes A D1 and A D2 and the relative phase angle θ in the correction value waveforms REF1 and REF2 of the sine waves that are the composite components. D1 and θ D2 and offset amounts O D1 and O D2 are stored in the correction value storage unit 331, respectively, and the correction unit calculation unit 332 causes the amplitude values A D1 and A D2 and relative phase of the correction value waveforms REF1 and REF2 of the sine wave. A correction value δθ, which is the sum of the correction values based on the angles θ D1 and θ D2 and the offset amounts O D1 and O D2 , is calculated, and the measured phase angle θ output from the rotation detector 121 is calculated based on the obtained correction value δθ. Corrected and output.
For this reason, in addition to the operational effects of the first embodiment, the disk scale 110 having a plurality of periodic errors, such as the eccentricity of the disk scale 110 and the periodic error inherent to the disk scale 110, also corresponds to each periodic error. With the configuration of the simple correction value storage unit 331 that stores the amplitude amounts A D1 and A D2 , the relative phase angles θ D1 and θ D2, and the offset amounts O D1 and O D2 of the correction value waveforms REF1 and REF2 of the sine wave, respectively. Correction can be obtained easily and quickly.
Even in the case of the correction value waveform of the composite wave, for example, the correction value calculation unit may calculate the correction value to calculate the sum, and the sum may be calculated as the correction value.

［第三実施形態］
次に、本発明に係る一実施形態である第三実施形態の変位検出装置としてのロータリーエンコーダについて、図面を参照して説明する。
この第三実施形態は、第一実施形態における位相角差に基づいて演算した補正値波形を、円盤スケール１１０の構造上の特性から演算して求める構成である。
図１９は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図である。図２０は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、検出位置が原点位置の状態を示す図である。図２１は、円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、図２０の状態から円盤スケールが略９０°回転された状態を示す図である。
なお、上記前提技術および各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簡略化または省略する。また、図１９ないし図２１は、説明の都合上、スケール部１１２の目盛１１２Ａとして、放射状の線として所定の間隔で設けた状態で示す。 [ Third embodiment]
Next, a rotary encoder as a displacement detection device according to a third embodiment which is an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the third embodiment, a correction value waveform calculated based on the phase angle difference in the first embodiment is calculated from the structural characteristics of the disk scale 110 and obtained.
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the mechanical dimension of the disk scale and the correction value waveform representative value. FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the mechanical dimension of the disk scale and the correction value waveform representative value, and shows a state where the detection position is the origin position. FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the mechanical dimension of the disk scale and the representative value of the correction value waveform, and shows a state in which the disk scale has been rotated by approximately 90 ° from the state of FIG.
In addition, about the same structure as the said base technology and each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified or abbreviate | omitted. 19 to 21 are shown as scales 112A of the scale portion 112 provided at predetermined intervals as radial lines for convenience of explanation.

〔ロータリーエンコーダの構成〕
ロータリーエンコーダ２００は、円盤スケール１１０と、検出部１２０と、回転変位補正装置としての演算部２３０と、を備えている。
そして、演算部２３０は、補正値記憶部２３１と、補正値算出部２３２と、測定値補正部２３３とを備えている。 [Rotary encoder configuration]
The rotary encoder 200 includes a disk scale 110, a detection unit 120, and a calculation unit 230 as a rotational displacement correction device.
The calculation unit 230 includes a correction value storage unit 231, a correction value calculation unit 232, and a measurement value correction unit 233.

また、補正値記憶部２３１は、ロータリーエンコーダ２００の円盤スケール１１０における機械的寸法に基づいて演算される正弦波の補正値波形に関する補正波形情報を記憶する。具体的には、正弦波の補正値波形を特定する振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶する振幅量記憶部２３１Ａと、相対位相角記憶部２３１Ｂと、オフセット量記憶部２３１Ｃと、を備えている。
ここで、図１９に示すように、ＸＹ座標系における原点を、偏芯誤差を有した円盤スケール１１０の機械的回転中心である円盤スケール１１０の回転中心Ｏとし、回転検出部１２１の検出中心である検出位置Ｔと、原点検出部１２２の検出中心である検出位置Ｖとが、Ｘ軸上に位置する状態とする。この図１９に示す状態で、円盤スケール１１０のスケール部１１２の中心Ｓを通るＸ軸に対する垂直線Ｌ1と、検出位置Ｔにおける検出軌跡となる円盤スケール１１０の回転中心Ｏを中心とした検出中心円であるスケール部１１２の中心円ｓとの交点をＣ1、検出位置Ｖにおける検出軌跡となる円盤スケール１１０の回転中心Ｏを中心とした検出中心円である原パターンの検出中心円ｖと、スケール部１１２の中心Ｓおよび原点パターン部１１３上の検出中心円ｖの点を通る直線Ｌ2との交点をＣ2とする。そして、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ1を通る直線とＹ軸とのなす角度が振幅量ＡD、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2とＸ軸とのなす角度が相対位相角θD、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2を通る直線と直線Ｌ2とのなす角度がオフセット量ＯDとなる。
すなわち、円盤スケール１１０の回転中心Ｏと、スケール部１１２の中心Ｓと、検出位置Ｔとが、Ｘ軸上に位置するので、角度の検出には偏芯誤差が乗らないが、原点パターン部１１３がＸ軸上に位置しないので、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ2を通る直線とＸ軸とのなす角度が、正弦波の補正値波形の位相関係を規定する相対位相角θDとみなせる。
また、図２０に示すように、図１９の状態から円盤スケール１１０を時計方向に相対位相角θD分だけ回転させると、原点パターン部１１３の検出角度において、検出位置Ｔは、原点パターン部１１３の配置中心線（直線Ｌ2）の延長線上からずれた角度を検出することとなる。このことにより、この角度すなわちＸ軸と直線Ｌ2とのなす角がオフセット量ＯDとなる。
さらに、図２１に示すように、図１９の状態から円盤スケール１１０を時計方向に９０°回転させると、Ｘ軸上に位置していた円盤スケール１１０の回転中心Ｏとスケール部１１２の中心Ｓとは、Ｙ軸上に位置する状態となる。この図２１に示す状態では、検出位置Ｔを基準として、円盤スケール１１０の回転中心Ｏとスケール部１１２の中心Ｓとのなす角度が一番大きくなる。すなわち∠ＯＴＳが最大となり、この∠ＯＴＳにおいて誤差が最大となる。したがって、円盤スケール１１０の回転中心Ｏおよび交点Ｃ1を通る直線とＹ軸（図２１中ではＸ軸）とのなす角度が振幅量ＡDとみなすことができる。
このようにして機械的寸法に基づいて得られた補正値波形代表値である補正波形情報としての振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを、補正値記憶部２３１の振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃに記憶させる。この補正波形情報の記憶により、ロータリーエンコーダ２００は、回転検出部１２１で検出する測定位相角θが、補正値算出部２３２で演算した補正値δθに基づいて、測定値補正部２３３により補正できる較正された状態が得られる。 Further, the correction value storage unit 231 stores correction waveform information related to a correction value waveform of a sine wave calculated based on the mechanical dimensions of the disk scale 110 of the rotary encoder 200. Specifically, the amplitude amount storage unit 231A for storing the amplitude of A D, the relative phase angle theta D and the offset amount O D to identify the correction value waveform of the sine wave, the relative phase angle storage unit 231B, the offset amount storage Part 231C.
Here, as shown in FIG. 19, the origin in the XY coordinate system is the rotation center O of the disk scale 110 that is the mechanical rotation center of the disk scale 110 having an eccentric error, and the detection center of the rotation detection unit 121 is the detection center. It is assumed that a certain detection position T and a detection position V that is the detection center of the origin detection unit 122 are located on the X axis. In the state shown in FIG. 19, the detection center centered on the vertical line L 1 with respect to the X axis passing through the center S of the scale portion 112 of the disk scale 110 and the rotation center O of the disk scale 110 serving as a detection locus at the detection position T. C 1 is an intersection point with the center circle s of the scale portion 112 which is a circle, and a detection center circle v of the original pattern which is a detection center circle centering on the rotation center O of the disk scale 110 serving as a detection locus at the detection position V; Let C 2 be the intersection of the center S of the scale portion 112 and the straight line L 2 passing through the point of the detection center circle v on the origin pattern portion 113. The angle between the rotation axis O of the disk scale 110 and the line passing through the intersection C 1 and the Y axis is the amplitude amount A D , and the angle between the rotation center O of the disk scale 110 and the intersection C 2 and the X axis is the relative phase. The angle formed between the straight line L 2 and the angle θ D , the rotation center O of the disk scale 110 and the intersection C 2 , and the straight line L 2 is the offset amount O D.
That is, since the rotation center O of the disk scale 110, the center S of the scale portion 112, and the detection position T are located on the X axis, an eccentricity error is not applied to the angle detection, but the origin pattern portion 113. Is not located on the X axis, the angle formed by the X axis and the straight line passing through the rotation center O of the disk scale 110 and the intersection C 2 and the X axis is the relative phase angle θ D that defines the phase relationship of the correction value waveform of the sine wave. It can be considered.
As shown in FIG. 20, when the disk scale 110 is rotated clockwise by the relative phase angle θ D from the state of FIG. 19, the detection position T at the detection angle of the origin pattern portion 113 is the origin pattern portion 113. The angle deviated from the extended line of the arrangement center line (straight line L 2 ) is detected. Thus, this angle, that is, the angle formed by the X axis and the straight line L 2 becomes the offset amount O D.
Furthermore, as shown in FIG. 21, when the disk scale 110 is rotated 90 degrees clockwise from the state of FIG. 19, the rotation center O of the disk scale 110 and the center S of the scale portion 112 that are located on the X axis Is located on the Y axis. In the state shown in FIG. 21, the angle formed by the rotation center O of the disk scale 110 and the center S of the scale portion 112 is the largest with the detection position T as a reference. That is, ∠OTS is maximized, and the error is maximized in this ∠OTS. Therefore, the angle formed by the straight line passing through the rotation center O of the disk scale 110 and the intersection C 1 and the Y axis (X axis in FIG. 21) can be regarded as the amplitude amount AD .
The amplitude amount A D , the relative phase angle θ D and the offset amount O D as correction waveform information, which are correction value waveform representative values obtained based on the mechanical dimensions in this way, are used as the amplitude amount of the correction value storage unit 231. The data is stored in the storage unit 231A, the relative phase angle storage unit 231B, and the offset amount storage unit 231C. By storing the correction waveform information, the rotary encoder 200 can be calibrated so that the measurement value correction unit 233 can correct the measurement phase angle θ detected by the rotation detection unit 121 based on the correction value δθ calculated by the correction value calculation unit 232. The obtained state is obtained.

〔ロータリーエンコーダの作用効果〕
上述したように、上記第三実施形態によれば、円盤スケール１１０の機械的特性である機械的寸法に基づいて、補正値δθを算出するための補正値波形代表値である振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成させるので、較正用ロータリーエンコーダ２５０を用いることなく、較正できる。したがって、較正用ロータリーエンコーダ２５０を連結して測定するなどの較正作業を省略でき、容易に構築できる。 [Function and effect of the rotary encoder]
As described above, according to the third embodiment, the amplitude amount A D , which is a correction value waveform representative value for calculating the correction value δθ, based on the mechanical dimension that is the mechanical characteristic of the disk scale 110, Since the relative phase angle θ D and the offset amount O D are generated, calibration can be performed without using the calibration rotary encoder 250. Therefore, calibration work such as measurement by connecting the calibration rotary encoder 250 can be omitted, and the calibration can be easily constructed.

〔実施の形態の変形例〕
なお、以上に説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造および形状などは、本発明の目的および効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状などとしても問題はない。 [Modification of Embodiment]
The aspect described above shows one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and within the scope of achieving the objects and effects of the present invention. Needless to say, variations and improvements are included in the content of the present invention. In addition, the specific structure and shape in carrying out the present invention may be used as other structures and shapes within the scope of achieving the object and effect of the present invention.

すなわち、前提技術において、本発明の変位検出装置としてのロータリーエンコーダ１００として、較正用ロータリーエンコーダ１５０の測定値比較部１５２Ａで演算した位相格差δθに基づいて生成した補正値１３５を記憶する補正値記憶部１３１を有した構成を例示したが、例えば、ロータリーエンコーダ１００として、測定値比較部１５２Ａを演算部１３０にあらかじめ設けた構成とし、基準変位検出装置としての基準ロータリーエンコーダ１５１に接続して補正値１３５を逐次生成して補正値記憶部１３１に記憶させる構成としてもよい。
また、較正処理の際、測定値比較部１５２Ａにて、検出部１２０の回転検出部１２１から出力される測定位相角θの回転検出信号を受信するとともに（ステップＳ４）、基準ロータリーエンコーダ１５１から出力される基準位相角θRの基準位相角データを受信（ステップＳ５）して説明したが、例えばステップＳ４とステップＳ５との処理を逆としてもよい。 That is, in the base technology , as the rotary encoder 100 as the displacement detection device of the present invention, the correction value storage that stores the correction value 135 generated based on the phase difference δθ calculated by the measurement value comparison unit 152A of the calibration rotary encoder 150. Although the configuration having the unit 131 is illustrated, for example, as the rotary encoder 100, the measurement value comparison unit 152A is provided in the calculation unit 130 in advance, and the correction value is connected to the reference rotary encoder 151 as the reference displacement detection device. Alternatively, 135 may be sequentially generated and stored in the correction value storage unit 131.
In the calibration process, the measurement value comparison unit 152A receives the rotation detection signal of the measurement phase angle θ output from the rotation detection unit 121 of the detection unit 120 (step S4) and outputs it from the reference rotary encoder 151. The reference phase angle data of the reference phase angle θ R to be received has been described (step S5). However, for example, the processing of step S4 and step S5 may be reversed.

また、第一実施形態において、補正値波形の補正波形情報である振幅量ＡD、相対位相
角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておき、これら補正波形情報から測定位相角θにおける補正値δθを演算し、この補正値δθに基づいて測定位相角θを補正して説明したが、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを記憶しておく構成に限らず、例えば補正値波形生成部２５２Ｂにより演算した正弦波の補正値波形の関数式自体を記憶しておき、この関数式に基づいて演算した補正値δθにより補正するなどしてもよい。
そして、補正値記憶部２３１として、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDをそれぞれ記憶する振幅量記憶部２３１Ａ、相対位相角記憶部２３１Ｂおよびオフセット量記憶部２３１Ｃを備えた構成に限らず、例えば、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDの各データをそれぞれ記憶するデータ構造に構築するなどしてもよい。 Further, in the first embodiment, the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D and the offset amount O D which are correction waveform information of the correction value waveform are stored, and the correction value at the measurement phase angle θ is stored from these correction waveform information. Although δθ is calculated and the measurement phase angle θ is corrected based on the correction value δθ, the description is not limited to the configuration in which the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D are stored. It is also possible to store the function expression itself of the correction value waveform of the sine wave calculated by the correction value waveform generation unit 252B, and correct by the correction value δθ calculated based on this function expression.
Then, as the correction value storage unit 231, including a vibrating amount A D, the relative phase angle theta D and the offset amount O D stores respective amplitude amount storage unit 231A, the relative phase angle memory unit 231B and the offset amount storage unit 231C configured For example, it may be constructed in a data structure that stores each data of the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D.

そして、第二実施形態において、補正値算出部３３２において、上記(２)式に基づいて補正値δθを演算したが、この構成に限られない。例えば合成波の補正値波形REFにおける抽出された合成成分である各正弦波の補正値波形REF1，REF2の各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2に基づいて、各補正値波形REF1，REF2毎の補正値を演算し、これら補正値を合算（総和）して補正値δθを求めるなどしてもよい。
さらに、第一実施形態と同様に、例えば補正値波形生成部２５２Ｂにより演算した合成波の補正値波形REFの関数式自体を記憶しておき、この関数式に基づいて演算した補正値δθにより補正するなどしてもよい。そしてさらには、各振幅量ＡD1，ＡD2、相対位相角θD1，θD2およびオフセット量ＯD1，ＯD2の各データをそれぞれ記憶するデータ構造に補正値記憶部３３１を構成してもよい。 In the second embodiment, the correction value calculation unit 332 calculates the correction value δθ based on the above equation (2), but is not limited to this configuration. For example, the amplitude values A D1 and A D2 , the relative phase angles θ D1 and θ D2, and the offset amount O D1 , of the correction value waveforms REF1 and REF2 of the sine waves that are the combined components extracted from the correction value waveform REF of the synthesized wave based on O D2, and calculates a correction value for each correction value waveform REF1, REF2, may be like summing these correction values (sum) by obtaining the correction value .delta..theta.
Further, as in the first embodiment, for example, the function equation itself of the correction value waveform REF of the composite wave calculated by the correction value waveform generation unit 252B is stored, and corrected by the correction value δθ calculated based on this function equation. You may do it. Further, the correction value storage unit 331 may be configured in a data structure that stores each data of the amplitude amounts A D1 and A D2 , the relative phase angles θ D1 and θ D2, and the offset amounts O D1 and O D2. .

また、第三実施形態において、機械的寸法に基づいて補正波形情報の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成して説明したが、これら補正波形情報の生成としては、例えば、ノギスなどの寸法測定器を利用して円盤スケール１１０の機械的寸法を測定し、上記第三実施形態のように、回転中心Ｏ、中心Ｓ、交点Ｃ1、交点Ｃ2、直線Ｌ1，Ｌ2などを作図や演算などにより求め、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを求めたり、図２２に示すような円盤スケール１１０の画像処理により偏芯状態を認識して機械的寸法を算出してもよい。
すなわち、図２２において、５００は補正波形情報生成装置で、この補正波形情報生成装置５００は、補正波形情報の振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを生成する。この補正波形情報生成装置５００は、画像測定システム５１０と、機械的寸法演算部５２０と、正弦波代表値算出部５３０と、を備えている。
画像測定システム５１０は、円盤スケール１１０を撮像して画像処理をする。
機械的寸法演算部５２０は、画像処理に基づいて、例えば回転中心Ｏ、中心Ｓ、交点Ｃ1、交点Ｃ2、直線Ｌ1，Ｌ2などの機械的寸法を演算処理する。
正弦波代表値算出部５３０は、機械的寸法演算部５２０により求めた機械的寸法に基づいて、振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを算出する。そして、正弦波代表値算出部５３０は、得られた振幅量ＡD、相対位相角θDおよびオフセット量ＯDを補正値記憶部２３１へ出力して記憶させる。なお、正弦波代表値算出部５３０と演算部２３０とを直接接続して補正波形情報を記憶させる構成に限らず、例えば、補正波形情報生成装置５００で別途画像処理して生成した補正波形情報を、作業者による入力操作にて記憶させるなどしてもよい。
この図２２に示すような画像処理を利用する構成によれば、機械的寸法を容易に短時間で測定でき、容易に補正値記憶部２３１を構築できる。さらには、画像処理により自動的に処理するので、熟練が要求されず、較正作業者毎の誤差がない安定した特性を提供できる。 In the third embodiment, the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D and the offset amount O D of the correction waveform information have been described based on the mechanical dimensions. However, as the generation of the correction waveform information, For example, the mechanical dimension of the disk scale 110 is measured using a dimension measuring instrument such as a caliper, and the rotation center O, the center S, the intersection point C 1 , the intersection point C 2 , and the straight line L 1 as in the third embodiment. , determined by such drawing and calculation, etc. L 2, or obtain an amplitude amount a D, the relative phase angle theta D and the offset amount O D, recognizes the eccentricity state by image processing of the disk scale 110 as shown in FIG. 22 Thus, the mechanical dimension may be calculated.
That is, in FIG. 22, reference numeral 500 denotes a correction waveform information generation device, and the correction waveform information generation device 500 generates an amplitude amount A D , a relative phase angle θ D and an offset amount O D of the correction waveform information. The correction waveform information generation apparatus 500 includes an image measurement system 510, a mechanical dimension calculation unit 520, and a sine wave representative value calculation unit 530.
The image measurement system 510 captures the disk scale 110 and performs image processing.
Based on the image processing, the mechanical dimension calculation unit 520 calculates, for example, mechanical dimensions such as the rotation center O, the center S, the intersection C 1 , the intersection C 2 , the straight lines L 1 and L 2 .
The sine wave representative value calculation unit 530 calculates the amplitude amount A D , the relative phase angle θ D, and the offset amount O D based on the mechanical dimensions obtained by the mechanical dimension calculation unit 520. Then, the sine wave representative value calculation unit 530 outputs the obtained amplitude amount A D , relative phase angle θ D, and offset amount O D to the correction value storage unit 231 for storage. The sine wave representative value calculation unit 530 and the calculation unit 230 are not directly connected to store the correction waveform information. For example, the correction waveform information generated by performing separate image processing in the correction waveform information generation device 500 is used. Further, it may be stored by an input operation by an operator.
According to the configuration using the image processing as shown in FIG. 22, the mechanical dimension can be easily measured in a short time, and the correction value storage unit 231 can be easily constructed. Furthermore, since the processing is automatically performed by image processing, it is possible to provide a stable characteristic that does not require skill and has no error for each calibration operator.

さらに、上記各実施形態において、回転体としては、円盤状に限られるものではなく、例えば図２３に示すような外周面にスケール部１１２を有した円柱状の柱状スケール１１０Ａや、内周面にスケール部１１２を有した円筒状のもの、球状のものなどとしてもよい。
そして、基準位置となる原点パターン部１１３としては、周方向における１箇所に設ける構成のみならず、例えば図２４および図２５に示す実施形態や図２６に示す実施形態のように、ランダムリード信号（ＡＢＳパターン１１５）のように、周方向における回転検出部１２１との相対的な位置関係を検出できるいずれの構成としてもよい。なお、ランダムリード信号を設けることで、上記各実施形態のように、一旦原点パターン部１１３を検出部１２０で検出させて位相角の基準位置となる原点設定を実施する構成に比して、ＡＢＳパターン１１５により絶対的な位相角の規定がなされているので、原点設定をする必要がなく起動後直ちに補正値δθを得ることができ、迅速な処理が得られる。 Further, in each of the above embodiments, the rotating body is not limited to a disk shape, and for example, a columnar columnar scale 110A having a scale portion 112 on the outer peripheral surface as shown in FIG. A cylindrical shape or a spherical shape having the scale portion 112 may be used.
And as the origin pattern part 113 used as a reference position, not only the structure provided in one place in the circumferential direction but also a random read signal (such as the embodiment shown in FIGS. 24 and 25 and the embodiment shown in FIG. 26). As in the ABS pattern 115), any configuration capable of detecting a relative positional relationship with the rotation detection unit 121 in the circumferential direction may be used. By providing a random read signal, as in each of the embodiments described above, compared to a configuration in which the origin pattern unit 113 is once detected by the detection unit 120 and the origin is set as the reference position of the phase angle, the ABS is set. Since the absolute phase angle is defined by the pattern 115, it is not necessary to set the origin, and the correction value δθ can be obtained immediately after the start-up, and quick processing can be obtained.

その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。   In addition, the specific structure and shape in the implementation of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.

本発明は、ロータリーエンコーダなどの回転体の偏心などの周期誤差を補正する回転変位補正装置、さらにはこの回転変位補正装置を備え回転体の回転に伴う回転変位量を検出するロータリーエンコーダなどの変位検出装置に利用できる。   The present invention relates to a rotational displacement correction device that corrects a periodic error such as eccentricity of a rotating body such as a rotary encoder, and further includes a displacement such as a rotary encoder that includes this rotational displacement correction device and detects a rotational displacement amount accompanying the rotation of the rotating body. It can be used for detection devices.

本発明の前提となる技術に係るロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。 Assuming become technique of the present invention is a block diagram showing the schematic configuration of the engagement Carlo over stream encoders. 前記前提技術における円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the disk scale in the said premise technique, and a detection part. 前記前提技術における補正値記憶部のテーブル構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the table structure of the correction value memory | storage part in the said premise technique . 前記前提技術における測定値補正部による補正値の演算内容を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the calculation content of the correction value by the measured value correction | amendment part in the said base technology . 前記前提技術における補正するための補正値記憶部を形成する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which forms the correction value memory | storage part for correct | amending in the said base technology . 前記前提技術におけるロータリーエンコーダを補正するための概略装置較正を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows schematic apparatus calibration for correct | amending the rotary encoder in the said premise technique . 本発明に係る第一実施形態における較正用ロータリーエンコーダに組み付けられたロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the rotary encoder assembled | attached to the rotary encoder for calibration in 1st embodiment which concerns on this invention. 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the relationship between the disc scale which has the periodic error which the rotation center shifted | deviated in said 1st embodiment, and the detection position of a detection part. 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、所定の位置と検出位置とが一致する図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the relationship between the detection position of the disk scale and the detection part with the cyclic | annular error which the rotation center shifted | deviated in said 1st embodiment, and is a figure with which a predetermined position and a detection position correspond. . 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが９０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between a disc scale having a cyclic error with a rotational error in the first embodiment and a detection position of a detection unit, and a predetermined position when the disc scale is rotated by 90 °; It is a figure which shows the relationship between a detection position. 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが１８０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between a disc scale having a cyclic error in which the rotation center is shifted in the first embodiment and a detection position of the detection unit, and a predetermined position when the disc scale is rotated by 180 °; It is a figure which shows the relationship between a detection position. 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが２７０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the relationship between a disc scale having a cyclic error in which the rotation center is shifted in the first embodiment and a detection position of a detection unit, and a predetermined position when the disc scale is rotated by 270 °; It is a figure which shows the relationship between a detection position. 前記第一実施形態における回転中心がずれた周期誤差を有した円盤スケールと検出部との検出位置との関係を説明するための概念図で、円盤スケールが３６０°回転された時の所定の位置と検出位置との関係を示す図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between a disc scale having a cyclic error in which the rotation center is shifted and a detection position of the detection unit in the first embodiment, and a predetermined position when the disc scale is rotated 360 °. It is a figure which shows the relationship between a detection position. 前記第一実施形態における正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。It is a graph which shows the sine wave representative value which specifies the correction value waveform of the sine wave in said 1st embodiment. 前記第一実施形態における測定値比較部で所定の位相角間隔の測定位相角毎に算出した補正値を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the correction value calculated for every measurement phase angle of a predetermined phase angle space | interval in the measurement value comparison part in said 1st embodiment. 前記第一実施形態における測定位相角毎に算出した補正値に基づいて演算した正弦波の補正値波形を示すグラフである。It is a graph which shows the correction value waveform of the sine wave calculated based on the correction value calculated for every measurement phase angle in said 1st embodiment. 本発明に係る第二実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the rotary encoder in 2nd embodiment which concerns on this invention. 前記第二実施形態における正弦波の補正値波形を特定する正弦波代表値を示すグラフである。It is a graph which shows the sine wave representative value which specifies the correction value waveform of the sine wave in said 2nd embodiment. 本発明に係る第三実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the mechanical dimension of a disk scale in 3rd embodiment which concerns on this invention, and a correction value waveform representative value. 前記第三実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、検出位置が原点位置の状態を示す図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the mechanical dimension of a disk scale in said 3rd embodiment, and a correction value waveform representative value, and is a figure which shows the state of a detection position in an origin position. 前記第三実施形態における円盤スケールの機械的寸法と補正値波形代表値との関係を説明するための説明図で、図２０の状態から円盤スケールが略９０°回転された状態を示す図である。FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the mechanical dimension of the disk scale and the representative value of the correction value waveform in the third embodiment, and shows a state where the disk scale has been rotated by approximately 90 ° from the state of FIG. 20. . 本発明に係る他の実施形態におけるロータリーエンコーダの較正処理における概略構成を示すブロック図である。Is a block diagram showing a schematic configuration in a calibration process of the rotor rie encoder of another embodiment according to the present invention. 本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between the disk scale and detection part in other embodiment which concerns on this invention. 本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the disk scale and detection part in other embodiment which concerns on this invention. 本発明に係るさらに他の実施形態におけるロータリーエンコーダの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the rotary encoder in further another embodiment which concerns on this invention. 本発明に係るさらに他の実施形態における円盤スケールおよび検出部との関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between the disk scale and detection part in other embodiment which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００，２００，３００…変位検出装置としてのロータリーエンコーダ
１１０……回転体としての円盤スケール
１１０Ａ…回転体としての柱状スケール
１１２……スケールであるスケール部
１１３……基準位置としての原点パターン部
１１５……基準位置としてのＡＢＳパターン
１２１……回転検出部
１３０，２３０，３３０…回転変位補正装置としての演算部
１３１，２３１，３３１…補正値記憶部
１３５……補正値
１３２，２３３，３３３…測定値補正部
２３２，３３２…測定値比較部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200,300 ... Rotary encoder as a displacement detection device 110 ... Disc scale as a rotating body 110A ... Columnar scale as a rotating body 112 ... Scale portion which is a scale 113 ... Origin pattern portion 115 as a reference position ... ... ABS pattern as a reference position 121 ... Rotation detection unit 130,230,330 ... Calculation unit 131,231,331 as a rotational displacement correction device ... Correction value storage unit 135 ... Correction value 132,233,333 ... Measurement value Correction unit 232, 332 ... Measurement value comparison unit

Claims (4)

円周方向に目盛が等間隔に付されたスケールを有しこのスケールの略中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、前記スケールに対応して配設され前記スケールの目盛を検出して前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、を備え、前記回転体の回転変位量を検出する変位検出装置における前記回転変位量を補正する回転変位補正装置であって、
前記回転体は、円周方向における基準となる基準位置を有し、
前記変位検出装置は、前記基準位置が位置する周方向部分に対向して前記回転検出部に一体に設けられ前記基準位置を検出する原点検出部と、前記回転体が一体的に接続される回転軸を有し前記回転軸の回転変位量を検出して前記回転軸の回転変位量に応じた位相角である基準位相角を出力する基準ロータリーエンコーダと、を有したものであり、
前記回転体の回転に対応して前記基準ロータリーエンコーダから出力される基準位相角と、前記回転された回転体の前記基準位置からの回転に対応して前記回転検出部から出力される前記回転位相信号の測定位相角との位相角差を演算する測定値比較部と、
この測定値比較部で演算した位相角差を、前記測定位相角の対応する各角度にそれぞれ関連付けた１つのデータ構造の補正値を複数生成し、これら生成した複数の補正値から最小二乗法により演算された正弦波の補正値波形情報を記憶するテーブル構造の補正値記憶部と、
前記回転検出部から出力される測定位相角を、この測定位相角の角度に対応し前記補正値記憶部に記憶された補正値に基づく補正値波形情報により補正して出力する測定値補正部と、を具備し、
前記測定値補正部は、前記補正値記憶部に記憶された補正値波形情報の正弦波の振幅量、相対位相角およびオフセット量と前記測定位相角とに基づいて算出される補正値により、当該測定位相角を補正する
ことを特徴とした回転変位補正装置。 A rotating body having a scale with equal intervals in the circumferential direction and rotating around a central axis that passes through the approximate center of the scale, and a scale that is arranged in correspondence with the scale. A rotation detector that detects and outputs a rotational displacement signal related to the rotational displacement amount of the rotating body, and corrects the rotational displacement amount in a displacement detection device that detects the rotational displacement amount of the rotating body. Because
The rotating body has a reference position serving as a reference in the circumferential direction,
The displacement detection device is a rotation in which the rotation body is integrally connected to an origin detection unit that is provided integrally with the rotation detection unit so as to face a circumferential portion where the reference position is located, and to detect the reference position. A reference rotary encoder that has a shaft and detects a rotational displacement amount of the rotary shaft and outputs a reference phase angle that is a phase angle according to the rotational displacement amount of the rotary shaft;
A reference phase angle output from the reference rotary encoder corresponding to the rotation of the rotating body, and the rotation phase output from the rotation detecting unit corresponding to the rotation of the rotated rotating body from the reference position. A measurement value comparison unit for calculating a phase angle difference from the measurement phase angle of the signal;
A plurality of correction values of one data structure in which the phase angle difference calculated by the measurement value comparison unit is associated with each corresponding angle of the measurement phase angle are generated, and the generated least corrected value is used by the least square method. A correction value storage unit having a table structure for storing the calculated correction value waveform information of the sine wave ;
A measurement value correction unit that corrects and outputs the measurement phase angle output from the rotation detection unit with correction value waveform information corresponding to the angle of the measurement phase angle and stored in the correction value storage unit; , comprising a,
The measurement value correction unit includes a correction value calculated based on the amplitude amount, relative phase angle and offset amount of the sine wave of the correction value waveform information stored in the correction value storage unit, and the measurement phase angle. A rotational displacement correction device for correcting a measurement phase angle . 請求項１に記載の回転変位補正装置であって、
前記測定値補正部は、前記回転検出部から出力される測定位相角と同一の値を有する前記補正値が前記補正値記憶部に記憶されていない場合、前記測定位相角の値に最も近似する値および次に近似する値を有する２つの前記補正値に基づいて、線形補間またはスプライン関数補間により補正値を算出し、得られた補正値により補正して出力する
ことを特徴とした回転変位補正装置。 The rotational displacement correction device according to claim 1,
The measurement value correction unit is closest to the value of the measurement phase angle when the correction value having the same value as the measurement phase angle output from the rotation detection unit is not stored in the correction value storage unit. Rotational displacement correction characterized in that a correction value is calculated by linear interpolation or spline function interpolation based on the two correction values having a value and the next approximate value, and corrected and output by the obtained correction value apparatus. 請求項２に記載の回転変位補正装置であって、
前記補正値記憶部は、前記補正値として、前記回転検出部で出力される前記回転変位信号における測定位相角の最小の位相角間隔より大きな間隔で前記測定位相角と前記位相角差とを関連付けた前記補正値を複数記憶する
ことを特徴とした回転変位補正装置。 The rotational displacement correction device according to claim 2,
The correction value storage unit associates, as the correction value, the measurement phase angle and the phase angle difference at intervals larger than the minimum phase angle interval of the measurement phase angle in the rotational displacement signal output from the rotation detection unit. A rotational displacement correction device characterized by storing a plurality of the correction values. 円周方向に目盛が等間隔に付されたスケールを有するとともに円周方向における基準となる基準位置を有し、前記スケールの中心を通る中心軸を回転軸として回転される回転体と、
前記スケールに対応して配設され前記スケールに基づいて前記回転体の回転変位量に関する回転変位信号を出力する回転検出部と、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転変位補正装置と、
を具備したことを特徴とした変位検出装置。 A rotating body having a scale with equal intervals in the circumferential direction and having a reference position serving as a reference in the circumferential direction, and rotating around a central axis passing through the center of the scale,
A rotation detector arranged corresponding to the scale and outputting a rotational displacement signal relating to the rotational displacement amount of the rotating body based on the scale;
The rotational displacement correction device according to any one of claims 1 to 3,
A displacement detection device comprising:
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