回転角度制御装置

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【発明の名称】	回転角度制御装置
【発明者】	【氏名】萩原友郎【氏名】神長宇享【氏名】稲荷裕【氏名】間瀬精士
【要約】	【課題】小型のエンコーダ円板を使用することができ、エンコーダ円板の同心度を簡単に出すことができ、エンコーダ円板の交換を簡単に行うことができるようにする。【解決手段】円筒状の固定軸２と、固定軸の内周に軸受５Ａ、５Ｂを介して回転自在に支持されたθ軸３と、固定軸の外周に軸受６Ａ、６Ｂを介して回転自在に支持された２θ軸４と、θ軸と２θ軸のウォームホイール３２、４２に回転入力を与えるサーボモータ３３、４３と、θ軸と２θ軸の回転角度を検出するエンコーダ円板７２、７４及び検出部６２、６４とを備え、θ軸と２θ軸の各前端側に出力部としてのθ円板３１と２θアーム５０が設けられたゴニオメータにおいて、θ軸と２θ軸の各ウォームホイール３２、４２を各軸の出力部であるθ円板と２θアームの近傍に配置し、固定軸２の後端側に各エンコーダ円板７２、７４を設け、θ軸と２θ軸の後端側に各エンコーダ検出部６２、６４を設けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ベースに固定された円筒状の固定軸と、この円筒状の固定軸の内部を貫通し該固定軸の内周に嵌合した軸受により回転自在に支持された内軸と、前記円筒状の固定軸の外側に配され該固定軸の外周に嵌合した軸受により前記内軸と同心に回転自在に支持された円筒状の外軸と、前記内軸の回転入力部に対して回転入力を与える内軸用駆動機構と、前記外軸の回転入力部に対して回転入力を与える外軸用駆動機構と、前記内軸の回転角度を検出する内軸用エンコーダと、前記外軸の回転角度を検出する外軸用エンコーダとを備え、前記内軸と外軸の各一端側に出力部が設けられ、前記各エンコーダの出力に応じて前記各駆動機構を駆動することにより、各軸の出力部の回転角度を制御する回転角度制御装置において、前記内軸と外軸の各回転入力部を各軸の出力部の近傍に配置し、前記固定軸の他端側に前記各エンコーダの円板を設け、前記内軸と外軸の他端側に前記各エンコーダの検出部を設けたことを特徴とする回転角度制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてＸ線回折装置のゴニオメータとして利用される回転角度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線回折装置に使用されるゴニオメータは、測定すべき試料を角速度θで回転させると共に、検出器アームを試料の回転軸と同軸に角速度２θで回転させる必要があり、例えば、図２に示すようなものが知られている。
【０００３】この図２に示すゴニオメータＧＢは、縦型Ｘ線回折装置に使用されるゴニオメータであり、ベース１に水平な姿勢で固定された円筒状の固定軸２と、この固定軸２の内部を貫通し該固定軸２の内周に嵌合した軸受５Ａ、５Ｂにより回転自在に支持されたθ軸（内軸）３と、固定軸２の外側に配され該固定軸２の外周に嵌合した軸受６Ａ、６Ｂにより内軸３と同心に回転自在に支持された円筒状の２θ軸（外軸）４と、θ軸３の回転入力部であるウォームホイール３２に対して回転入力を与えるウォーム３４付きのサーボモータ（内軸用駆動機構）３３と、２θ軸４の回転入力部であるウォームホイール４２に対して回転入力を与えるウォーム４４付きのサーボモータ（外軸用駆動機構）４３と、θ軸３の回転角度を検出するθ軸（内軸）用エンコーダ円板３５及びエンコーダ検出部３６と、２θ軸４の回転角度を検出する２θ軸（外軸）用エンコーダ円板４５及びエンコーダ検出部４６とを備えている。
【０００４】そして、各エンコーダ検出部３６、４６の出力に応じて各サーボモータ３３、４３を駆動することにより、θ軸３と２θ軸４の各前端側（一端側）に出力部として設けられたθ円板３１と２θアーム５０とを、それぞれ角速度θとその倍の角速度２θとで回転させるようになっている。
【０００５】この場合、θ軸３の回転入力部であるウォームホイール３２はθ軸３の後端に設けられ、θ軸用エンコーダ円板３５はθ軸３の前端のθ円板３１の近傍に設けられ、θ軸用エンコーダ検出部３６は固定軸２の前端に設けられている。また、２θ軸４の回転入力部であるウォームホイール４２は２θ軸４の軸方向中間部に設けられ、２θ軸用エンコーダ円板４５はウォームホイール４２の近傍に設けられ、２θ軸用エンコーダ検出部４６は固定軸２の後端から延ばしたアーム上に設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、θ円板３１には、試料テーブルや加熱装置などが取り付けられる関係から、数ｋｇ～１０数ｋｇの大きな荷重がかかる。ここで、θ軸３の前端のθ円板３１（出力部）と後端のウォームホイール３２（入力部）は距離が離れているので、θ軸３には回転駆動に伴ってねじりが発生する。
【０００７】１／１０００度台の分解能で測定する場合には、上記のねじれ角が計測誤差範囲内に収まるので、ねじれ角による問題は生じないが、１／１００００度台の分解能で測定する場合には、上記のねじれ角が分解能の角度を上回るため、上述のように、エンコーダ円板３５を極力、θ円板３１の近傍に取り付けて、フィードバック制御するようにしている。
【０００８】しかし、エンコーダ円板３５をθ円板３１の近傍に取り付けると、エンコーダ円板３５をθ円板３１よりも大型にしなければならず、しかも同心度を合わせながらエンコーダ円板３５をθ軸３に取り付けなければならないことから、取り付けに熟練を要していた。また、θ円板３１をθ軸３に一体化してある場合は、装置を分解しないと、エンコーダ円板３５を簡単に交換することができなかった。また、回転入力部であるウォームホイール３２と出力部であるθ円板３１が離れていることにより、θ軸３自体のねじれは解消しないことから、モータ３３の制御利得を高めると、ハンチングを起こしやすいという問題もあった。
【０００９】本発明は、上記事情を考慮し、小型のエンコーダ円板を使用することができ、エンコーダ円板の同心度を簡単に出すことができ、エンコーダ円板の交換を簡単に行うことができ、更にモータによる回転制御性の向上が図れる回転角度制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ベースに固定された円筒状の固定軸と、この円筒状の固定軸の内部を貫通し該固定軸の内周に嵌合した軸受により回転自在に支持された内軸と、前記円筒状の固定軸の外側に配され該固定軸の外周に嵌合した軸受により前記内軸と同心に回転自在に支持された円筒状の外軸と、前記内軸の回転入力部に対して回転入力を与える内軸用駆動機構と、前記外軸の回転入力部に対して回転入力を与える外軸用駆動機構と、前記内軸の回転角度を検出する内軸用エンコーダと、前記外軸の回転角度を検出する外軸用エンコーダとを備え、前記内軸と外軸の各一端側に出力部が設けられ、前記各エンコーダの出力に応じて前記各駆動機構を駆動することにより、各軸の出力部の回転角度を制御する回転角度制御装置において、前記内軸と外軸の各回転入力部を各軸の出力部の近傍に配置し、前記固定軸の他端側に前記各エンコーダの円板を設け、前記内軸と外軸の他端側に前記各エンコーダの検出部を設けたことを特徴とする。
【００１１】この発明の装置では、内外軸の回転入力部を出力部の近傍に設置することにより、駆動時における内外軸のねじれを小さくすることができる。また、出力部を設けた側と反対側の固定軸の他端側に各エンコーダの円板を設けているので、エンコーダの円板を固定軸よりも大きく形成しさえすればよく、出力部の近くにエンコーダ円板を取り付ける場合と比べて、エンコーダ円板を小型に形成することが可能となり、取り付けも容易となる。また、固定軸に両方のエンコーダ円板を取り付けているので、同心度も出しやすく、取り付けの際の面倒も要しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態の回転角度制御装置としてのゴニオメータＧＡの構成を示す断面図である。
【００１３】このゴニオメータＧＡは、縦型Ｘ線回折装置に使用されるゴニオメータであって、ベース１に立設された前後支柱１Ａ、１Ｂに水平な姿勢で嵌合固定された円筒状の固定軸２と、この固定軸２の内部を貫通し該固定軸２の内周に嵌合した軸受５Ａ、５Ｂにより回転自在に支持されたθ軸（内軸）３と、固定軸２の外側に配され該固定軸２の外周に嵌合した軸受６Ａ、６Ｂにより内軸３と同心に回転自在に支持された円筒状の２θ軸（外軸）４と、θ軸３の回転入力部であるウォームホイール３２に対して回転入力を与えるウォーム３４付きのサーボモータ（内軸用駆動機構）３３と、２θ軸４の回転入力部であるウォームホイール４２に対して回転入力を与えるウォーム４４付きのサーボモータ（外軸用駆動機構）４３と、θ軸３の回転角度を検出するθ軸（内軸）用エンコーダ円板７２及びエンコーダ検出部６２と、２θ軸４の回転角度を検出する２θ軸（外軸）用エンコーダ円板７４及びエンコーダ検出部６４とを備えている。
【００１４】この場合、θ軸３のウォームホイール３２はθ円板３１の直後に配され、２θ軸４のウォームホイール４２は２θアーム５０の直後に配され、各ウォームホイール３２、４２の位置に応じてサーボモータ３４、４４が配されている。また、θ軸用エンコーダ円板７２と２θ軸用エンコーダ円板７４は、固定軸２の後端に嵌合されたハブ６５の外周に同心に取り付けられている。ここでは、両エンコーダ円板７２、７４を固定軸２に取り付ける際には、同一のハブ６５の外周面を基準にして同心度を出すだけでよいので、取り付けが容易に且つ正確にでき、熟練を要しない。
【００１５】一方、各エンコーダの検出部６２、６４は、θ軸３の後端及び２θ軸４の後端に取り付けたアーム６１、６３の先端に取り付けられている。そして、各エンコーダ検出部６２、６４の出力に応じて各サーボモータ３３、４３を駆動することにより、θ軸３と２θ軸４の各前端側（一端側）に出力部として設けられたθ円板３１と２θアーム５０とを、それぞれ角速度θとその倍の角速度２θで回転させるようになっている。
【００１６】このゴニオメータＧＡでは、θ軸３の回転入力部であるウォームホイール３２を、θ円板（出力部）３１の近傍に設置しているので、回転駆動時におけるθ軸３のねじれを無視できる程度に小さくすることができる。従って、ハンチングの心配がなく、回転制御性の向上が図れる。なお、ウォームホイール３２をθ軸３の前端部に配置し、回転角度を検出するエンコーダ円板７２を固定軸２の後端部に配置することで、θ円板３１からエンコーダ円板７２までの距離が開くことになるが、ウォームホイール３２の後方では、軸受５Ａ、５Ｂの摩擦程度しか負荷が作用しないので、θ軸３の後端側のねじりは、従来の構造に比べると、１／１０００くらいになり、角度分解能に影響を及ぼすことはない。
【００１７】また、上記の構造では、固定軸２に取り付けたハブ６１に、θ軸用のエンコーダ円板７２と２θ軸用エンコーダ円板７４とを同軸に固定しており、エンコーダ円板７２、７４は固定軸２よりも大きければよいので、従来に比べてエンコーダ円板７２、７４を小型に形成することができて、その取り付けが容易になる。また、エンコーダ円板７２、７４の同心度も、ハブ６１の外周面を基準にして出すだけでよいので、取り付けを容易且つ正確に行うことができる。また、エンコーダ円板７２、７４は、固定軸２の後端に取り付けているので、交換も容易にできる。
【００１８】なお、上記実施形態では、本発明をゴニオメータに適用した場合を示したが、ゴニオメータ以外の装置にも本発明は適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明によれば、内軸と外軸の回転入力部を出力部の近傍に設置したので、回転駆動時における内軸と外軸のねじれを小さくすることができ、回転制御性の向上が図れる。また、出力部を設けた側と反対側の固定軸の他端側に各エンコーダの円板を設けているので、エンコーダの円板を固定軸よりも大きく形成しさえすればよくなり、従来の出力部の近くにエンコーダ円板を取り付ける場合と比べて、エンコーダ円板を小型にすることができ、取り付けの容易化が図れる。また、固定軸に両方のエンコーダ円板を取り付けているので、同心度が出しやすい上、２つの円板を同時に取り付けることができて、組立所要時間を大幅に短縮することが可能となる。また、固定軸の端部にエンコーダ円板を取り付けているので、装置を分解しないでも交換が容易にできる。

【出願人】	【識別番号】０００１３７３９５【氏名又は名称】株式会社マック・サイエンス
【出願日】	平成１２年１１月１０日（２０００．１１．１０）
【代理人】	【識別番号】１０００９１３６２【弁理士】【氏名又は名称】阿仁屋節雄（外２名）
【公開番号】	特開２００２－１４８３９４（Ｐ２００２－１４８３９４Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】	特願２０００－３４３０９１（Ｐ２０００－３４３０９１）