回転振れ測定装置およびスケール部
【課題】測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えることで、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる回転振れ測定装置およびスケール部を提供する。
【解決手段】スケール部１１をシャフトＦに取り付け、Ｘ軸ヘッド部２２に対してシャフトＦを回転させると、スケール部１１は、Ｘ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０から照射されたレーザー光線Ｌ１を、シャフトＦが一回転する間連続してＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０に反射する。このように、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、スケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができる。よって、長時間の測定において軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【解決手段】スケール部１１をシャフトＦに取り付け、Ｘ軸ヘッド部２２に対してシャフトＦを回転させると、スケール部１１は、Ｘ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０から照射されたレーザー光線Ｌ１を、シャフトＦが一回転する間連続してＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０に反射する。このように、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、スケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができる。よって、長時間の測定において軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転振れ測定装置に関し、特に、軸状の測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えることで、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる回転振れ測定装置およびスケール部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の回転変位量を測定する測定装置として、測定対象物に非接触とすることで測定対象物への影響を除去して、回転している測定対象物の軸心の振れを測定する回転振れ測定装置が知られている。その内の１つに測定対象物の静電容量を測定する静電容量型変位計がある。
【０００３】
例えば、特開２００５−４３２０３号公報には、静電容量型変位計を用いて、精密測定器などの回転軸の振れを測定する技術が記載されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−４３２０３号公報（［段落０００２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、静電容量型変位計を用いているため、測定対象物の温度変化によって静電容量が変動して、測定対象物の変位に対する出力特性が変動する。そのため、特に、長時間の計測では、測定対象物が回転することにより発生する摩擦熱などの影響で測定対象物の温度が変動して、測定対象物の変位に関係なく測定される静電容量が変動していた。その結果、測定対象物の変位に対する静電容量の出力特性が変動し、測定精度が悪化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えることで、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる回転振れ測定装置およびスケール部を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載の回転振れ測定装置は、光線を照射する照射部と、その照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着されるスケール部と、そのスケール部によって反射回折された光線の強さを測定するエンコーダ受光部とを備え、前記スケール部は、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数のスケール吸収部と、それら複数のスケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数のスケール反射部とを備え、前記エンコーダ受光部は、前記光線の強さを測定するＡ相受光部と、そのＡ相受光部と同時に前記光線を測定できる範囲内に配設されその範囲内で前記スケール部の移動方向に前記Ａ相受光部と位置を違えて配設されると共に前記光線の強さを測定するＢ相受光部とを備えるものであり、前記スケール吸収部は、環状に構成され、前記スケール反射部は、前記スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されている。
【０００７】
請求項２記載の回転振れ測定装置は、請求項１記載の回転振れ測定装置において、前記エンコーダ受光部を複数備え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して前記同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されている。
【０００８】
請求項３記載の回転振れ測定装置は、請求項１記載の回転振れ測定装置において、前記エンコーダ受光部を複数備え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、前記同心円格子の中心に対して前記同心円の円周方向にその他のエンコーダ受光部から直角に位置を違えて配設されている。
【０００９】
請求項４記載の回転振れ測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置において、前記照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着される角度スケール部を備え、前記角度スケール部は、環状に構成され、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数の角度スケール吸収部と、前記角度スケールの円周方向でそれら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数の角度スケール反射部とを備え、前記角度スケール部は、前記スケール部と一体として構成されている。
【００１０】
請求項５記載のスケール部は、請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されること。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の回転振れ測定装置によれば、照射部からスケール部に光線が照射される。スケール部のスケール吸収部に照射された光線は、スケール吸収部に吸収拡散され、スケール部のスケール反射部に照射された光線は、スケール反射部にて反射され、エンコーダ受光部にて測定される。そのため、照射部およびエンコーダ受光部の位置が固定された状態で、複数のスケール吸収部および、それら複数のスケール吸収部の間毎に交互に配設される複数のスケール反射部が、スケール吸収部とスケール反射部とを結ぶ方向に移動された場合には、スケール反射部にて反射される光線も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００１２】
よって、複数のスケール反射部の間毎には、複数のスケール吸収部が配設されているので、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さが変化する。その光線の強さの変化の回数を測定することで、照射部およびエンコーダ受光部に対するスケール部の移動量を測定することができる。
【００１３】
また、Ａ相受光部およびＢ相受光部は、それぞれが同時に光線を測定できる範囲内に配設され、その範囲内でそれぞれが配設される位置がスケール部の移動方向に対して異なる。よって、スケール部がＡ相受光部からＢ相受光部へ向かう方向に移動すると、Ａ相受光部が光線を測定した後に、Ａ相受光部およびＢ相受光部が同時に光線を測定して、その後、Ｂ相受光部が光線を測定する。
【００１４】
一方、スケール部がＢ相受光部からＡ相受光部へ向かう方向に移動すると、Ｂ相受光部が光線を測定した後にＢ相受光部およびＡ相受光部が同時に光線を測定して、その後、Ａ相受光部が光線を測定する。
【００１５】
このように、スケール部の移動方向によりＡ相受光部およびＢ相受光部の光線を測定する順番が変わることを利用して、照射部およびエンコーダ受光部に対してのスケール部の移動方向を判別する。
【００１６】
上述したように、光線の強さの変化の回数を測定することと、Ａ相受光部およびＢ相受光部が光線を測定する順番によってスケール部の移動方向を判別することで、照射部およびエンコーダ受光部に対しての移動量を測定する。
【００１７】
ここで、本発明によれば、スケール吸収部は、環状に構成され、スケール反射部は、スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されているので、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。
【００１８】
即ち、スケール吸収部およびスケール反射部を測定対象物に取り付け、測定対象物を照射部およびエンコーダ受光部に対して回転させると、スケール吸収部およびスケール反射部は、それぞれ同心円の環状に構成されているので、照射部から照射された光線を測定対象物が一回転する間連続してエンコーダ受光部に反射する。
【００１９】
そのため、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さの変化を、測定対象物が一回転する間連続して測定することができるので、その光線の強さの変化の回数を測定することと、スケール部の移動方向を判別することで、照射部およびエンコーダ受光部に対するスケール部の移動量を測定することができる。よって、測定対象物が一回転する間の移動量を、測定対象物の軸心の振れとして測定することができる。
【００２０】
このように、測定対象物の軸心の振れを、スケール反射部の変位による光線の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても測定対象物の電気的特性変化に影響されることなく、測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えて、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。よって、長時間の測定において、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００２１】
請求項２記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されているので、それら一対のエンコーダ受光部で測定対象物の移動量を測定して得られた一対の測定データの差を取ることで、温度変化や遠心力による同心円格子の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００２２】
即ち、それら一対のエンコーダ受光部は、同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されているので、同心円格子が移動すると、それぞれのエンコーダ受光部の測定結果は、移動方向は異なるが移動量は同一となる。例えば、温度変化や遠心力によりスケール部の半径方向への形状が拡大した場合には、同心円格子も拡大するので、同心円格子の中心が移動していなくてもスケール部の半径方向の拡大量を向きの異なる移動量として測定する。
【００２３】
よって、それら一対のエンコーダ受光部の測定データの差を取ると、その測定データの差からは、スケール部の半径方向への形状の拡大量が相殺されて、その測定データの差は、同心円格子の中心の移動量に対して２倍となるので、その測定データの差を半分にすることで、温度変化や遠心力によるスケール部の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００２４】
そのため、温度変化や遠心力によるスケール部の形状変化の影響を相殺して、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。その結果、温度変化や遠心力により、スケール部の形状が半径方向へ拡大した場合でも同心円格子の中心の測定データには影響しないので、測定対象物の回転速度が変化したり環境温度が変わったりする長時間の測定において、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる。
【００２５】
請求項３記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部から前記同心円格子の円周方向で、前記同心円格子の中心に対して直角に位置を違えて配設されているので、直交する２方向から測定対象物の移動量を測定することで、その直交する２方向を座標軸とする座標値として測定対象物の軸心の位置を定義することができる。
【００２６】
よって、その座標位置に基づいて測定対象物の軸心の軌跡を表示させてその軌跡の形状を観察することで、測定対象物の軸心の動きの良否を視覚的に判断することができるという効果がある。
【００２７】
請求項４記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００２８】
即ち、照射部から角度スケール吸収部に照射された光線は、角度スケール吸収部に吸収拡散され、照射部から角度スケール反射部に照射された光線は、角度スケール反射部にて反射され、エンコーダ受光部にて測定される。
【００２９】
そのため、照射部およびエンコーダ受光部の位置が固定された状態で、複数の角度スケール吸収部と、それら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設される複数の角度スケール反射部とが、角度スケール吸収部と角度スケール反射部とを結ぶ方向（角度スケール部の円周方向）に移動された場合には、角度スケール反射部にて反射された光線も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００３０】
よって、複数の角度スケール反射部の間毎には、複数の角度スケール吸収部が配設されているので、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さが変化する。その光線の強さの変化の回数を測定することで照射部およびエンコーダ受光部に対する角度スケール部の移動量を測定することができる。
【００３１】
また、角度スケール部がスケール部と一体として構成されているので、測定対象物の回転角度を計測する装置（以下、「回転角度計測装置」と称す。）をスケール部と別体とする場合に比べて、スケール部を位置決めして固定した後に、回転角度計測装置を固定することがなく、回転角度計測装置の固定によりスケール部の固定位置がずれることがない。
【００３２】
よって、回転角度計装置をスケール部と別体とする場合に比べて、スケール部の組み付け精度が向上されるので、軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００３３】
また、角度スケール部がスケール部と一体として構成されているので、回転角度計測装置を別体とする場合に比べて、スケール部または角度スケール部のどちらか一方の位置を決めれば、必然的に、他方の位置がきまる。よって、測定対象物の回転角度を計測する装置の組み付け時の位置調整の手間を省くことができるという効果がある。
【００３４】
請求項５記載のスケール部によれば、請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されるスケール部と同等の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、回転振れ測定装置１００の構成について説明する。図１（ａ）は、回転振れ測定装置１００の上面の概略を示した概略上面図である。なお、理解を容易とするために、スケール吸収部１２及び角度スケール吸収部１６にハッチングを施している。また、図面を簡素化するために、ヘッド部２０が取り付けられ軸受Ｅを支持する土台を省略して図示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面の概略を示した回転振れ測定装置１００の概略断面図である。なお、理解を容易とするために、ヘッド部２０へのハッチングを省略し、寸法Ｓの尺度のみ拡大して図示している。
【００３６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール基体部１０が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、ヘッド部２０から照射されたレーザー光線Ｌ１を実線で、スケール基体部１０にて反射回折されたレーザー光線Ｌ２を破線で示している。
【００３７】
回転振れ測定装置１００は、軸受外筒Ｇに対するシャフトＦの変位を測定するものであり、そのシャフトＦの軸心Ｔにスケール基体部１０の中心Ｃを一致させて取り付けることでスケール基体部１０の中心ＣをシャフトＦの軸心Ｔと見なし、スケール基体部１０の軸心Ｔに直交する方向の変位を測定することにより、シャフトＦの軸心Ｔの振れを測定するものである。
【００３８】
なお、軸受Ｅは、土台に支持される円筒形状の軸受外筒Ｇと、その軸受外筒Ｇの内部で回転する軸状体であるシャフトＦとを備えている。例えば、軸受Ｅは、ＮＣ加工機と切削工具との間に介在して使用されるものがあり、その軸受Ｅを使用して高精度な切削を行う場合には、軸受外筒Ｇに対するシャフトＦの振れを測定することが必要となる。
【００３９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、回転振れ測定装置１００は、レーザー光線Ｌ１を照射すると共に後述するレーザー光線Ｌ２を受光するヘッド部２０と、そのヘッド部２０のレーザー光線Ｌ１を照射する側（図１（ｂ）下側）に配設されるスケール基体部１０とを備えている。
【００４０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、スケール基体部１０は、円形の板状体の一対の円形面の内の一方の円形面から円柱状体が凸設された形状にアルミ素材にて構成されている。その円柱状体の軸心Ｔと、円形の板状体の軸心Ｔとは、同一である。その円板の円形面上で、円柱状体が凸設された円形面の反対側の円形面（以下、「測定面」と称す。）には、スケール部１１と、角度スケール部１５とが形成されている。
【００４１】
また、図１（ｂ）に示すように、上述したヘッド部２０は、測定面から軸心Ｔ方向でシャフトＦの反対側（図１（ｂ）Ｚ方向上側）に寸法Ｓの距離に配設されている。なお、本実施の形態において、寸法Ｓは、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲に設定され、スケール基体部１０の円板の直径Ｄ１（図１（ａ）参照）は、５０ｍｍに設定されている。
【００４２】
図１（ｂ）に示すように、スケール部１１は、複数のスケール吸収部１２と、複数のスケール反射部１３とを備えている。複数のスケール吸収部１２は、測定面から軸心Ｔ方向でシャフトＦ側（図１（ｂ）Ｚ方向下側）に向かって凹設された断面Ｖ字形状の複数の溝である。それら複数の溝は、測定面上に延設されており、上面視（図１（ａ）Ｚ方向視）において、スケール基体部１０の中心Ｃを中心とするそれぞれ半径の異なる円形に構成されている（図１（ａ）参照）。
【００４３】
また、図１（ａ）に示すように、半径Ｒ１がスケール吸収部１２の最大半径で、半径Ｒ２がスケール吸収部１２の最小半径であり、その他の複数の円の半径は、１．６×１０−３ｍｍずつ異なる半径に構成されている。なお、本実施の形態では、半径Ｒ１が２０ｍｍであり、半径Ｒ２が１０ｍｍに設定されている。
【００４４】
図１（ｂ）に示すように、複数のスケール反射部１３は、複数のスケール吸収部１２の間毎に配設される複数の平坦面であり、それら複数の平坦面は、測定面上に延設されており、上面視（図１（ａ）Ｚ方向視）において、スケール基体部１０の中心Ｃを中心とするそれぞれ半径の異なる円形に構成されている（図１（ａ）参照）。また、それら同心円の半径は、１．６×１０−３ｍｍずつ異なる半径に設定されている。
【００４５】
このように、スケール吸収部１２とスケール反射部１３とが交互に配設されているので、スケール吸収部１２でレーザー光線Ｌ１が拡散されて、スケール反射部１３でレーザー光線Ｌ１が反射回折される。
【００４６】
なお、レーザー光線Ｌ１は、コヒーレント性が高く、反射回折される際に、進行方向の異なる複数の光線に分けられる。本実施の形態では、１個のレーザー光線Ｌ１がスケール反射部１３にて反射回折されることで複数の光線に分けられるが、その内の１個の光線をレーザー光線Ｌ２として測定に使用している。
【００４７】
また、後述する照射回折格子部３２では、回折により分かれた複数のレーザー光線Ｌ１の内の２個のレーザー光線Ｌ１を、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂでは、回折により分かれた複数のレーザー光線Ｌ２の内の１個のレーザー光線Ｌ２を測定に使用している（図２（ａ）参照）。
【００４８】
即ち、照射回折格子部３２から２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１に照射され、その２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１にて反射回折された後、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂに照射され、そのエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂに照射された２個のレーザー光線Ｌ２がエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂにて１個のレーザー光線Ｌ２に合成される（図２（ａ）参照）。
【００４９】
図１（ａ）に示すように、角度スケール部１５は、複数の角度スケール吸収部１６と、それら複数の角度スケール吸収部１６の間毎に交互に配設される複数の角度スケール反射部１７とを備えている。
【００５０】
図１（ｂ）に示すように、複数の角度スケール吸収部１６は、軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の複数の溝として構成され、それら複数の溝は、中心Ｃに向かって延設されると共にスケール基体部１０の外周部分の全周に渡って中心Ｃを中心として１度毎に配設されている（図１（ａ）参照）。
【００５１】
図１（ａ）に示すように、複数の角度スケール反射部１７は、複数の角度スケール吸収部１６の間毎に配設される平坦面として構成され、それら複数の平坦面は、スケール基体部１０の外周部分の全周に渡って中心Ｃを中心として１度毎に配設されている。
【００５２】
このように、角度スケール吸収部１６と角度スケール反射部１７とが交互に配設されているので、角度スケール吸収部１６でレーザー光線Ｌ１が拡散されて、角度スケール反射部１７でレーザー光線Ｌ１が反射回折される。
【００５３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ヘッド部２０は、スケール部１１の軸心Ｔ方向で、スケール部１１の円形面に対向して配設される平面視矩形のＹ軸ヘッド部２１と、中心Ｃを回転の中心としてＹ軸ヘッド部２１を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に９０度回転させた位置に配設されるＸ軸ヘッド部２２と、中心Ｃを回転の中心としてＸ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に配設される補正用ヘッド部２３と、その補正用ヘッド部２３の外側（図１（ａ）左側）に配設される回転角度用ヘッド部２４とを備えている。
【００５４】
次に、図２を参照して、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４の詳細な構成について説明する。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＩＩａで示した部分を拡大した拡大断面図である。なお、理解を容易とするために、照射遮断部３４及びエンコーダ遮断部４４ａ，４４ｂには、ハッチングを施している。
【００５５】
また、図２（ａ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール１が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、図２（ａ）には、スケール部１１、照射回折格子部３２及びエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂで回折されて分けられた複数のレーザー光線Ｌ１，Ｌ２の内、測定に使用されるレーザー光線Ｌ１，Ｌ２のみを図示している。
【００５６】
また、理解を容易とするために、照射回折格子部３２の１箇所の照射通過部３３を通過するレーザー光線Ｌ１を１本の線で図示している。ただし、実際、レーザー光線Ｌ１には、照射幅があるので、複数の照射通過部３３を通過してスケール部１１にて反射回折された後、複数のエンコーダ通過部４３ａ，４３ｂを通過してエンコーダ受光部４１ａ，４１ｂにて受光される。
【００５７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｚ方向でスケール部１１側から照射回折格子部３２とエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとの底面を模式的に示した底面模式図であり、照射回折格子部３２及びエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂの一部を代表的に図示している。また、図２（ｂ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール１が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、理解を容易とするために、照射遮断部３４及びエンコーダ遮断部４４ａ，４４ｂには、ハッチングを施している。
【００５８】
なお、図２（ａ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚは、図１（ｂ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚにそれぞれ対応しており、図２（ｂ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚは、図１（ａ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚにそれぞれ対応しており、図２（ｂ）に示す矢印Ｚの方向は、図１（ｂ）に示す矢印Ｚに対して１８０度反転されている。
【００５９】
また、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３は、スケール部１１から反射回折されるレーザー光線Ｌ２の強さを測定し、回転角度用ヘッド部２４は、角度スケール部１５から反射回折されるレーザー光線Ｌ２の強さを測定している。
【００６０】
上述したように、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４には、測定するレーザー光線Ｌ２がスケール部１１により反射回折されたものか、または、角度スケール部１５により反射回折されたものかという違いがあるが、その他は、同一の構成である。そのため、Ｙ軸ヘッド部２１、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４の構成についての説明は省略し、Ｘ軸ヘッド部２２の構成について説明する。
【００６１】
図２（ａ）に示すように、Ｘ軸ヘッド部２２は、スケール基体部１０にレーザー光線Ｌ１を照射する照射ユニット３０と、スケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０とを備えており、照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とは、Ｘ軸ヘッド部２２の長手方向（図２矢印Ｘ方向）に並んで配設されている。
【００６２】
照射ユニット３０は、スケール部１１にレーザー光線Ｌ１を照射する照射部３１と、照射部３１から照射されたレーザー光線Ｌ１を回折させる照射回折格子部３２とを備えている。
【００６３】
照射部３１は、レーザー光線Ｌ１を発生させる装置であり、照射回折格子部３２は、透明板に金属被膜が印刷された平板状の格子である。照射回折格子部３２は、照射部３１から発生されたレーザー光線Ｌ１の進行方向（図２（ａ）矢印Ｚ方向）に対して金属被膜が印刷された平面を垂直にして配設されている。
【００６４】
図２（ｂ）に示すように、照射回折格子部３２は、レーザー光線Ｌ１を通過させる矩形の透明部分である複数の照射通過部３３と、それら複数の照射通過部３３の間毎に配設されレーザー光線Ｌ１を遮断する矩形の印刷部分である複数の照射遮断部３４とを備えている。
【００６５】
そのため、図２（ａ）に示すように、照射部３１から照射されたレーザー光線Ｌ１は、進行方向の異なる複数のレーザー光線Ｌ１に分けられる。その複数のレーザー光線Ｌ１の内の２個（０次回折光、一対の一次回折光の内の一方）のレーザー光線Ｌ１が測定に使用されている。また、図２（ｂ）に示すように、複数の照射通過部３３は、ピッチＰの間隔で配設されており、同様に複数の照射遮断部３４は、ピッチＰの間隔で配設されている。なお、本実施の形態において、ピッチＰは、１．６×１０−３ｍｍに設定されている。
【００６６】
図２（ａ）に示すように、エンコーダ受光ユニット４０は、スケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０ａと、そのエンコーダ受光ユニット４０ａに対して照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されると共にスケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０ｂとを備えている。本実施の形態では、距離Ｗは、ピッチＰの半分の寸法値に設定されている。
【００６７】
なお、エンコーダ受光ユニット４０ａとエンコーダ受光ユニット４０ｂとは、同一の構成であるので、エンコーダ受光ユニット４０ｂの構成についての説明は省略し、エンコーダ受光ユニット４０ａの構成について説明する。
【００６８】
図２（ａ）に示すように、エンコーダ受光ユニット４０ａは、エンコーダ受光部４１ａとエンコーダ回折格子部４２ａとを備えている。エンコーダ受光部４１ａは、スケール部１１に反射されたレーザー光線Ｌ２を受光して、その光の強さをエンコーダアンプ（図示せず）に電気信号として出力するセンサであり、エンコーダ回折格子部４２ａは、透明板に金属被膜が印刷された平板状の格子である。
【００６９】
図２（ｂ）に示すように、エンコーダ回折格子部４２ａは、レーザー光線Ｌ２を通過させる矩形の透明部分である複数のエンコーダ通過部４３ａと、それら複数のエンコーダ通過部４３ａの間毎に配設されレーザー光線Ｌ２を遮断する矩形の印刷部分である複数のエンコーダ遮断部４４ａとを備えている。
【００７０】
そのため、２個（０次回折光、一対の一次回折光の内の一方）のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１で反射され、２個のレーザー光線Ｌ２（一対の１次回折光の内の一方）としてエンコーダ回折格子部４２ａに入射される。その２個のレーザー光線Ｌ２は、エンコーダ回折格子部４２ａへの入射角が異なるが、エンコーダ回折格子部４２ａで回折されて、エンコーダ受光部４１ａにて測定される。よって、エンコーダ受光部４１ａは、入射角の異なる２個のレーザー光線Ｌ２を測定することができる。また、複数のエンコーダ通過部４３ａは、ピッチＰの間隔で配設されており、同様に、複数のエンコーダ遮断部４４ａは、ピッチＰの間隔で配設されている。
【００７１】
このように、回転振れ測定装置１００によれば、スケール部１１にＸ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０からレーザー光線Ｌ１が照射される。スケール部１１のスケール吸収部１２に照射されたレーザー光線Ｌ１は、スケール吸収部１２によって拡散され、スケール部１１のスケール反射部１３に照射されたレーザー光線Ｌ１は、スケール反射部１３にて反射されてＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される。
【００７２】
そのため、Ｘ軸ヘッド部２２の位置が固定された状態で、複数のスケール吸収部１２及びそれら複数のスケール吸収部１２の間に交互に配設されるスケール反射部１３が、スケール吸収部１２とスケール反射部１３とを結ぶ方向（スケール部１１の半径方向）に移動された場合には、スケール反射部１３にて反射されるレーザー光線Ｌ２も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００７３】
よって、エンコーダ受光ユニット４０にて測定されるレーザー光線Ｌ２の強さが変化する。そのレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数を測定することでＸ軸ヘッド部２２に対するスケール部１１の移動量を測定することができる。
【００７４】
また、エンコーダ受光ユニット４０ａ，４０ｂは、照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されている。また、同様にエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂも照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されている。
【００７５】
また、レーザー光線Ｌ１は、レーザー光線Ｌ１の進行方向に対して幅を持っているので、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂの両方にレーザー光線Ｌ２が照射される。そして、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂを通過してきたレーザー光線Ｌ２の強さをエンコーダ受光部４１ａ，４１ｂにて測定する。
【００７６】
よって、スケール部１１がエンコーダ受光部４１ａからエンコーダ受光部４１ｂへ向かう方向（スケール部１１の半径方向外側向き）に移動すると、レーザー光線Ｌ２の強さが変化し、例えば、エンコーダ受光部４１ａだけが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した後に、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが同時に強いレーザー光線Ｌ２を測定して、その後、エンコーダ受光部４１ｂだけが強いレーザー光線Ｌ２を測定する。
【００７７】
一方、スケール部１１がエンコーダ受光部４１ｂからエンコーダ受光部４１ａへ向かう方向（スケール部１１の半径方向内側向き）に移動すると、エンコーダ受光部４１ｂだけが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した後に、エンコーダ受光部４１ｂ，４１ａが同時に強いレーザー光線Ｌ２を測定して、その後、エンコーダ受光部４１ａだけが強いレーザー光線Ｌ２を測定する。このように、スケール部１１の移動する方向によって、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが強いレーザー光線Ｌ２を測定する順番が変わることを利用して、スケール部１１の移動方向を判別する。
【００７８】
上述したように、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した回数と、強いレーザー光線Ｌ２を測定する順番によってスケール部１１の移動方向を判別することとで、照射ユニット３０及びエンコーダ受光ユニット４０に対するスケール部１１の移動量を測定する。
【００７９】
ここで、本実施の形態によれば、スケール吸収部１２は、環状に構成され、スケール反射部１３は、スケール吸収部１２に対して同心円の環状に構成されているので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３をシャフトＦに取り付け、Ｘ軸ヘッド部２２に対してシャフトＦを回転させると、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｘ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０から照射されたレーザー光線Ｌ１を、シャフトＦが一回転する間連続してＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０に反射する。
【００８０】
そのため、Ｘ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０にて測定されるレーザー光線Ｌ２の強さの変化をシャフトＦが一回転する間連続して測定することができるので、強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した回数と、移動方向を判別することとで、Ｘ軸ヘッド部２２に対するスケール部１１の移動量（以下、「Ｘ軸移動量」と称す。）を測定することができる。よって、シャフトＦが一回転する間の移動量を、シャフトＦの軸心Ｔの振れとして測定することができる。
【００８１】
このように、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、スケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができる。よって、長時間の測定において軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【００８２】
また、例えば、極小径切削工具（直径が０．０５ｍｍ以下である切削工具）をシャフトＦに取り付けて切削加工を行う場合には、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、長時間連続して精度よく測定することができるので、軸心Ｔの振れが一定値を越えた値として測定された場合には、切削を中止することができる。よって、極小径切削工具によって切削加工されている加工物に対して精度が悪い加工を施すことを防止することができる。
【００８３】
また、例えば、スケール部１１の中心Ｃを、シャフトＦの軸心Ｔを中心とする円（要求される測定精度以下の直径を有する円）の円周内領域に取り付けると、スケール部１１の中心Ｃの位置と、シャフトＦの軸心Ｔの位置とを同一と見なすことができる。
【００８４】
よって、スケール部１１の中心ＣとシャフトＦの軸心Ｔとの取り付け位置のずれを考慮する必要がなくなり、Ｘ軸移動量をそのままシャフトＦの軸心Ｔの移動量とすることができる。その結果、要求される測定精度の範囲内であれば、Ｘ軸移動量をシャフトＦの軸心Ｔの振れの値とすることができる。また、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の中心Ｃと、スケール部１１の中心Ｃとは、同一である。
【００８５】
また、Ｘ軸ヘッド部２２と同様に、要求される測定精度の範囲内であれば、ヘッド部２１、及び補正用ヘッド部２３に対するスケール部１１の移動量をシャフトＦの軸心Ｔの振れの値と見なすことができる。
【００８６】
また、照射回折格子部３２と、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとを備えているので、照射回折格子部３２で分けられた２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１によって反射回折され、２個のレーザー光線Ｌ２としてエンコーダ回折格子部４２ａに入射されてエンコーダ受光部４１ａに向かう方向に合成される。その合成されたレーザー光線Ｌ２は、合成により干渉することにより、合成前のレーザー光線Ｌ２の半分の周期で変化するため、スケール部１１がピッチＰだけ移動するのに対して２周期変化をする。
【００８７】
よって、照射回折格子部３２と、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとを省略した場合と比べて、スケール部１１の移動量の分解能が半分になり、更に小さな移動でも測定することができる。
【００８８】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｘ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３が配設されているので、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３によってスケール部１１を測定して得られた一対の測定データの差を取ることで、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００８９】
即ち、Ｘ軸ヘッド部２２と補正用ヘッド部２３とは、スケール部１１の中心Ｃを挟んだ１８０度対向する位置に配設されており、シャフトＦの軸心Ｔの移動量を測定した測定データは、Ｘ軸ヘッド部２２の測定方向と補正用ヘッド部２３の測定方向とは異なるが移動量は同一となるので、例えば、温度変化や遠心力によりスケール部１１の半径方向への形状が拡大した場合には、スケール部１１の中心Ｃを挟んだ１８０度対向する位置に配設されているＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３は、その拡大量をスケール部１１の向きの異なる移動量として測定する。
【００９０】
よって、Ｘ軸ヘッド部２２の測定データと補正用ヘッド部２３の測定データとの差を取ると、その測定データの差からは、半径方向への形状の拡大量が相殺されて、その測定データの差は、スケール部１１の中心Ｃの移動量に対して２倍となるので、その測定データの差を半分にすることで、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００９１】
その結果、温度変化や遠心力により、スケール部１１の形状が半径方向へ拡大した場合でもスケール部１１の中心Ｃの測定データには影響しないので、シャフトＦの回転速度が変化したりシャフトＦの環境温度が変わったりする長時間の測定において、シャフトＦの軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【００９２】
なお、スケール部１１の半径方向の形状拡大は、円周方向に均等であるので、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３によって測定されて得られた一対の測定データの差を取っても、スケール部１１の中心Ｃの位置の測定には影響を与えない。
【００９３】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｘ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３が配設されているので、補正用ヘッド部２３を省略した場合と比べて、スケール部１１のＸ軸方向への移動量を測定する測定感度を２倍とすることができる。
【００９４】
また、例えば、スケール部１１の中心ＣがＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）にずれた場合には、スケール部１１のスケール吸収部１２及びスケール反射部１３が円形であるので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｘ軸ヘッド部２２に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）左方向）に移動し、補正用ヘッド部２３に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）右方向）に移動する。
【００９５】
このように、Ｘ軸ヘッド部２２が検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向と、補正用ヘッド部２３が検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向とが反対向きなので、Ｘ軸ヘッド部２２と補正用ヘッド部２３との測定データを平均すると、スケール部１１の中心ＣがＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）に移動することによる測定データへの影響を取り除くことができる。
【００９６】
また、Ｙ軸ヘッド部２１は、Ｘ軸ヘッド部２２からスケール部１１の円周方向にスケール部１１の中心Ｃ及びシャフトＦの軸心Ｔに対して直角に位置を違えて配設されているので、直交する２方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向）からシャフトＦの移動量を測定することで、その直交する２方向を座標軸とする座標値としてシャフトＦの軸心Ｔの位置を定義することができる。よって、その座標位置に基づいてシャフトＦの軸心Ｔの軌跡をモニタや紙面上に表示させてその軌跡の形状を観察することで、シャフトＦの軸心Ｔの動きの良否を視覚的に判断することができる。
【００９７】
また、シャフトＦが磁気軸受で軸支されている場合には、測定された座標値を基にシャフトＦの軸心Ｔの位置が所定の範囲内に収まるようにシャフトＦの軸心Ｔの位置を補正することができる。特に、本実施の形態では、シャフトＦの軸心Ｔの振れをスケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができ、長時間連続してシャフトＦの軸心Ｔの位置を補正することができる。
【００９８】
また、例えば、極小径切削工具（直径が０．０５ｍｍ以下である切削工具）にて切削加工を行う場合には、切削工具が取り付けられるシャフトＦの軸心Ｔの位置を、長時間連続して補正することができるので、長時間連続して切削しても切削工具による切削形状精度を高精度に保つことができる。
【００９９】
よって、硬度が高く切削または研削が長時間におよぶ軸状の素材を旋盤にて加工する場合でも、素材が磁気軸受で軸支されていれば、素材の軸心の位置の振れを少なくできるので、素材から加工される製品の加工精度を向上させることができる。
【０１００】
また、回転角度用ヘッド部２４の照射ユニット３０から角度スケール吸収部１６に照射されたレーザー光線Ｌ１は、角度スケール吸収部１６によって拡散され、回転角度用ヘッド部２４の照射ユニット３０から角度スケール反射部１７に照射されたレーザー光線Ｌ１は、角度スケール反射部１７にて反射されて回転角度用ヘッド部２４のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される。
【０１０１】
そのため、回転角度用ヘッド部２４の位置が固定された状態で、複数の角度スケール吸収部１６と、それら複数の角度スケール吸収部１６の間毎に交互に配設される複数の角度スケール反射部１７とが、角度スケール吸収部１６と角度スケール反射部１７とを結ぶ方向（角度スケール部１５の円周方向）に移動された場合には、角度スケール反射部１７にて反射されたレーザー光線Ｌ２も同じ方向に同じ距離だけ移動される。
【０１０２】
よって、回転角度用ヘッド部２４のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される角度スケール部１５にて反射されたレーザー光線Ｌ２の強さが変化する。そのレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数を測定することで回転角度用ヘッド部２４に対する角度スケール部１５の移動量を測定することができる。その結果、角度用ヘッド部２４に対するシャフトＦの回転角度を測定することができる。
【０１０３】
また、シャフトＦの表面の２点を原子間力顕微鏡によって高精度に測定し、その測定値により算出されるシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）を、本実施の形態にて測定されたシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）と回転角度毎に比較すると、それら軌跡に差が生じている場合に、その差の分を本実施の形態にて測定されたシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）から計算にて取り除くことで、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状や、シャフトＦに対する取り付け位置のずれにより発生するシャフトＦの測定精度の低下を防ぐことができる。よって、本実施の形態における測定精度を原子間力顕微鏡によって測定される測定精度並みに向上させることができる。
【０１０４】
また、シャフトＦの回転角度を測定するための角度スケール部１５と、シャッフトＦの変位を測定するためのスケール部１１とが一体として構成されているので、シャフトＦの回転角度を計測する装置（以下、「ロータリーエンコーダ」と称す。）を別体とする場合に比べて、スケール部１１を位置決めして固定した後に、ロータリーエンコーダを固定する必要がないので、ロータリーエンコーダを固定することによりシャフトＦに対するスケール部１１の固定位置がずれることがない。よって、ロータリーエンコーダを別体とする場合に比べて、スケール部１１の組み付け精度が向上されるので、シャフトＦの軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【０１０５】
また、角度スケール部１５がスケール部１１と一体として構成されているので、シャフトＦの回転角度を計測する装置を別体とする場合に比べて、スケール部１１又は角度スケール部１５のどちらか一方の位置を決めれば、必然的に、他方の位置がきまる。よって、ロータリーエンコーダの組み付け時の位置調整の手間を省くことができる。
【０１０６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１０７】
例えば、上記各実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法・角度など）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【０１０８】
上記実施の形態では、スケール吸収部１２が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝であり、スケール反射部１３が複数のスケール吸収部１２の間毎に配設される平坦面である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スケール基体部１０を透明な材質により構成して、スケール基体部１０に反射物質（金属被膜）を印刷することでスケール反射部１３を形成し、その印刷されたスケール反射部１３の間の透明な部分をスケール吸収部１２としても良い。
【０１０９】
この場合、印刷にてスケール吸収部１２及びスケール反射部１３をスケール基体部１０上に形成することができる。よって、複数のスケール基体部１０を製作するときには、スケール基体部１０を１つずつ製作する場合に比べて、それら複数のスケール基体部１０上に形成されるスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状を一様に製作することができるので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状のばらつきを抑えることができる。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、スケール吸収部１２が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スケール吸収部１２を凸設された断面Ｖ字状の凸部としても良い。この場合、上記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【０１１１】
上記実施の形態では、角度スケール吸収部１６が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝であり、角度スケール反射部１７が複数の角度スケール吸収部１６の間毎に配設される平坦面である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、角度スケール部１５を透明な材質により構成して、角度スケール部１５に反射物質（金属被膜）を印刷することで角度スケール反射部１７を形成し、その印刷された角度スケール反射部１７の間の透明な部分を角度スケール吸収部１６としても良い。
【０１１２】
この場合、印刷にて角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７をスケール基体部１０上に形成することができる。よって、複数のスケール基体部１０を製作するときには、スケール基体部１０を１つずつ加工する場合に比べて、それら複数のスケール基体部１０上に形成される角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７の形状を一様に製作することができるので、角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７の形状のばらつきを抑えることができる。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、角度スケール吸収部１６が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、角度スケール吸収部１６を凸設された断面Ｖ字状の凸部としても良い。この場合、上記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、補正用ヘッド部２３がＸ軸ヘッド部２２に１８０度対向する位置にのみ配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、補正用ヘッド部２３をＹ軸ヘッド部２１に１８０度対向する位置にも配設しても良い。
【０１１５】
この場合、スケール部１１のスケール吸収部１２及びスケール反射部１３が円形であるため、スケール部１１の中心ＣがＹ軸ヘッド部２１及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）にずれた場合には、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｙ軸ヘッド部２１に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）下方向）に移動し、補正用ヘッド部２３に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）上方向）に移動する。
【０１１６】
このように、Ｙ軸ヘッド部２１と補正用ヘッド部２３とが検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向が反対向きなので、Ｙ軸ヘッド部２１と補正用ヘッド部２３との測定データを平均すると、スケール部１１の中心ＣがＹ軸ヘッド部２１及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）に移動することによる測定データへの影響を取り除くことができる。加えて、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化を補正用ヘッド部２３にて２方向から測定することができるので、測定データの測定精度を向上させることができる。
【０１１７】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｙ軸ヘッド部２１を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３を配設するので、その補正用ヘッド部２３が配設されていない場合と比べて、スケール部１１のＹ軸方向への移動量を測定する測定感度を２倍とすることができる。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、回転角度用ヘッド部２４が補正用ヘッド部２３の外側（図１（ａ）左側）にのみ配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、回転角度用ヘッド部２４をＸ軸ヘッド部２２の外側（図１（ａ）右側）にも配設しても良い。
【０１１９】
この場合、スケール部１１の中心Ｃがそれら２個の回転角度用ヘッド部２４を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）にずれた場合に、それら２個の回転角度用ヘッド部２４の内の一方の回転角度用ヘッド部２４は、そのずれによって角度スケール部１５の角度変化が増加したように計測し、他方の回転角度用ヘッド部２４は、減少したように計測する。
【０１２０】
そのため、それぞれの回転角度用ヘッド部２４の計測する回転角の平均を取ることで、回転角度増減を相殺することができ、中心Ｃの位置ずれが発生していても精度良く回転角度を計測することができる。
【０１２１】
さらに、２個の回転角度用ヘッド部２４の内の一方をＹ軸ヘッド部２１の外側（図１（ａ）上側）に配設し、他方を一方に対して中心Ｃを挟んで対向する位置に配設しても良い。この場合、スケール部１１の中心Ｃがそれら２個の回転角度用ヘッド部２４を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）にずれた場合にも、同様に、それぞれの回転角度用ヘッド部２４の計測する回転角の平均を取ることで、回転角度増減を相殺することができ、中心Ｃの位置ずれが発生していても精度良く回転角度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）は、回転振れ測定装置の上面の概略を示した概略上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面の概略を示した概略断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ｂ）のＩＩで示した部分を拡大した拡大断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｚ方向でスケール部側から照照射回折格子部とエンコーダ回折格子部との底面を模式的に示した底面模式図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００ 回転振れ測定装置
１０ スケール基体部
１１ スケール部
１２ スケール吸収部
１３ スケール反射部
１５ 角度スケール部
１６ 角度スケール吸収部
１７ 角度スケール反射部
３１ 照射部
４１ａ エンコーダ受光部（Ａ相受光部）
４１ｂ エンコーダ受光部（Ｂ相受光部）
Ｌ１，Ｌ２ レーザー光線（光線）
Ｍ 軸受（測定対象物）
Ｆ シャフト（測定対象物の一部）
Ｃ 中心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転振れ測定装置に関し、特に、軸状の測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えることで、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる回転振れ測定装置およびスケール部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の回転変位量を測定する測定装置として、測定対象物に非接触とすることで測定対象物への影響を除去して、回転している測定対象物の軸心の振れを測定する回転振れ測定装置が知られている。その内の１つに測定対象物の静電容量を測定する静電容量型変位計がある。
【０００３】
例えば、特開２００５−４３２０３号公報には、静電容量型変位計を用いて、精密測定器などの回転軸の振れを測定する技術が記載されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−４３２０３号公報（［段落０００２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、静電容量型変位計を用いているため、測定対象物の温度変化によって静電容量が変動して、測定対象物の変位に対する出力特性が変動する。そのため、特に、長時間の計測では、測定対象物が回転することにより発生する摩擦熱などの影響で測定対象物の温度が変動して、測定対象物の変位に関係なく測定される静電容量が変動していた。その結果、測定対象物の変位に対する静電容量の出力特性が変動し、測定精度が悪化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えることで、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる回転振れ測定装置およびスケール部を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載の回転振れ測定装置は、光線を照射する照射部と、その照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着されるスケール部と、そのスケール部によって反射回折された光線の強さを測定するエンコーダ受光部とを備え、前記スケール部は、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数のスケール吸収部と、それら複数のスケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数のスケール反射部とを備え、前記エンコーダ受光部は、前記光線の強さを測定するＡ相受光部と、そのＡ相受光部と同時に前記光線を測定できる範囲内に配設されその範囲内で前記スケール部の移動方向に前記Ａ相受光部と位置を違えて配設されると共に前記光線の強さを測定するＢ相受光部とを備えるものであり、前記スケール吸収部は、環状に構成され、前記スケール反射部は、前記スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されている。
【０００７】
請求項２記載の回転振れ測定装置は、請求項１記載の回転振れ測定装置において、前記エンコーダ受光部を複数備え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して前記同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されている。
【０００８】
請求項３記載の回転振れ測定装置は、請求項１記載の回転振れ測定装置において、前記エンコーダ受光部を複数備え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、前記同心円格子の中心に対して前記同心円の円周方向にその他のエンコーダ受光部から直角に位置を違えて配設されている。
【０００９】
請求項４記載の回転振れ測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置において、前記照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着される角度スケール部を備え、前記角度スケール部は、環状に構成され、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数の角度スケール吸収部と、前記角度スケールの円周方向でそれら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数の角度スケール反射部とを備え、前記角度スケール部は、前記スケール部と一体として構成されている。
【００１０】
請求項５記載のスケール部は、請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されること。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の回転振れ測定装置によれば、照射部からスケール部に光線が照射される。スケール部のスケール吸収部に照射された光線は、スケール吸収部に吸収拡散され、スケール部のスケール反射部に照射された光線は、スケール反射部にて反射され、エンコーダ受光部にて測定される。そのため、照射部およびエンコーダ受光部の位置が固定された状態で、複数のスケール吸収部および、それら複数のスケール吸収部の間毎に交互に配設される複数のスケール反射部が、スケール吸収部とスケール反射部とを結ぶ方向に移動された場合には、スケール反射部にて反射される光線も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００１２】
よって、複数のスケール反射部の間毎には、複数のスケール吸収部が配設されているので、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さが変化する。その光線の強さの変化の回数を測定することで、照射部およびエンコーダ受光部に対するスケール部の移動量を測定することができる。
【００１３】
また、Ａ相受光部およびＢ相受光部は、それぞれが同時に光線を測定できる範囲内に配設され、その範囲内でそれぞれが配設される位置がスケール部の移動方向に対して異なる。よって、スケール部がＡ相受光部からＢ相受光部へ向かう方向に移動すると、Ａ相受光部が光線を測定した後に、Ａ相受光部およびＢ相受光部が同時に光線を測定して、その後、Ｂ相受光部が光線を測定する。
【００１４】
一方、スケール部がＢ相受光部からＡ相受光部へ向かう方向に移動すると、Ｂ相受光部が光線を測定した後にＢ相受光部およびＡ相受光部が同時に光線を測定して、その後、Ａ相受光部が光線を測定する。
【００１５】
このように、スケール部の移動方向によりＡ相受光部およびＢ相受光部の光線を測定する順番が変わることを利用して、照射部およびエンコーダ受光部に対してのスケール部の移動方向を判別する。
【００１６】
上述したように、光線の強さの変化の回数を測定することと、Ａ相受光部およびＢ相受光部が光線を測定する順番によってスケール部の移動方向を判別することで、照射部およびエンコーダ受光部に対しての移動量を測定する。
【００１７】
ここで、本発明によれば、スケール吸収部は、環状に構成され、スケール反射部は、スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されているので、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。
【００１８】
即ち、スケール吸収部およびスケール反射部を測定対象物に取り付け、測定対象物を照射部およびエンコーダ受光部に対して回転させると、スケール吸収部およびスケール反射部は、それぞれ同心円の環状に構成されているので、照射部から照射された光線を測定対象物が一回転する間連続してエンコーダ受光部に反射する。
【００１９】
そのため、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さの変化を、測定対象物が一回転する間連続して測定することができるので、その光線の強さの変化の回数を測定することと、スケール部の移動方向を判別することで、照射部およびエンコーダ受光部に対するスケール部の移動量を測定することができる。よって、測定対象物が一回転する間の移動量を、測定対象物の軸心の振れとして測定することができる。
【００２０】
このように、測定対象物の軸心の振れを、スケール反射部の変位による光線の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても測定対象物の電気的特性変化に影響されることなく、測定対象物の変位に対する出力特性の変動を抑えて、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。よって、長時間の測定において、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００２１】
請求項２記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されているので、それら一対のエンコーダ受光部で測定対象物の移動量を測定して得られた一対の測定データの差を取ることで、温度変化や遠心力による同心円格子の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００２２】
即ち、それら一対のエンコーダ受光部は、同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されているので、同心円格子が移動すると、それぞれのエンコーダ受光部の測定結果は、移動方向は異なるが移動量は同一となる。例えば、温度変化や遠心力によりスケール部の半径方向への形状が拡大した場合には、同心円格子も拡大するので、同心円格子の中心が移動していなくてもスケール部の半径方向の拡大量を向きの異なる移動量として測定する。
【００２３】
よって、それら一対のエンコーダ受光部の測定データの差を取ると、その測定データの差からは、スケール部の半径方向への形状の拡大量が相殺されて、その測定データの差は、同心円格子の中心の移動量に対して２倍となるので、その測定データの差を半分にすることで、温度変化や遠心力によるスケール部の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００２４】
そのため、温度変化や遠心力によるスケール部の形状変化の影響を相殺して、測定対象物の軸心の振れを測定することができる。その結果、温度変化や遠心力により、スケール部の形状が半径方向へ拡大した場合でも同心円格子の中心の測定データには影響しないので、測定対象物の回転速度が変化したり環境温度が変わったりする長時間の測定において、測定対象物の軸心の振れの測定精度を向上させることができる。
【００２５】
請求項３記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部から前記同心円格子の円周方向で、前記同心円格子の中心に対して直角に位置を違えて配設されているので、直交する２方向から測定対象物の移動量を測定することで、その直交する２方向を座標軸とする座標値として測定対象物の軸心の位置を定義することができる。
【００２６】
よって、その座標位置に基づいて測定対象物の軸心の軌跡を表示させてその軌跡の形状を観察することで、測定対象物の軸心の動きの良否を視覚的に判断することができるという効果がある。
【００２７】
請求項４記載の回転振れ測定装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置の奏する効果に加え、軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００２８】
即ち、照射部から角度スケール吸収部に照射された光線は、角度スケール吸収部に吸収拡散され、照射部から角度スケール反射部に照射された光線は、角度スケール反射部にて反射され、エンコーダ受光部にて測定される。
【００２９】
そのため、照射部およびエンコーダ受光部の位置が固定された状態で、複数の角度スケール吸収部と、それら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設される複数の角度スケール反射部とが、角度スケール吸収部と角度スケール反射部とを結ぶ方向（角度スケール部の円周方向）に移動された場合には、角度スケール反射部にて反射された光線も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００３０】
よって、複数の角度スケール反射部の間毎には、複数の角度スケール吸収部が配設されているので、エンコーダ受光部にて測定される光線の強さが変化する。その光線の強さの変化の回数を測定することで照射部およびエンコーダ受光部に対する角度スケール部の移動量を測定することができる。
【００３１】
また、角度スケール部がスケール部と一体として構成されているので、測定対象物の回転角度を計測する装置（以下、「回転角度計測装置」と称す。）をスケール部と別体とする場合に比べて、スケール部を位置決めして固定した後に、回転角度計測装置を固定することがなく、回転角度計測装置の固定によりスケール部の固定位置がずれることがない。
【００３２】
よって、回転角度計装置をスケール部と別体とする場合に比べて、スケール部の組み付け精度が向上されるので、軸心の振れの測定精度を向上させることができるという効果がある。
【００３３】
また、角度スケール部がスケール部と一体として構成されているので、回転角度計測装置を別体とする場合に比べて、スケール部または角度スケール部のどちらか一方の位置を決めれば、必然的に、他方の位置がきまる。よって、測定対象物の回転角度を計測する装置の組み付け時の位置調整の手間を省くことができるという効果がある。
【００３４】
請求項５記載のスケール部によれば、請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されるスケール部と同等の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、回転振れ測定装置１００の構成について説明する。図１（ａ）は、回転振れ測定装置１００の上面の概略を示した概略上面図である。なお、理解を容易とするために、スケール吸収部１２及び角度スケール吸収部１６にハッチングを施している。また、図面を簡素化するために、ヘッド部２０が取り付けられ軸受Ｅを支持する土台を省略して図示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面の概略を示した回転振れ測定装置１００の概略断面図である。なお、理解を容易とするために、ヘッド部２０へのハッチングを省略し、寸法Ｓの尺度のみ拡大して図示している。
【００３６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール基体部１０が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、ヘッド部２０から照射されたレーザー光線Ｌ１を実線で、スケール基体部１０にて反射回折されたレーザー光線Ｌ２を破線で示している。
【００３７】
回転振れ測定装置１００は、軸受外筒Ｇに対するシャフトＦの変位を測定するものであり、そのシャフトＦの軸心Ｔにスケール基体部１０の中心Ｃを一致させて取り付けることでスケール基体部１０の中心ＣをシャフトＦの軸心Ｔと見なし、スケール基体部１０の軸心Ｔに直交する方向の変位を測定することにより、シャフトＦの軸心Ｔの振れを測定するものである。
【００３８】
なお、軸受Ｅは、土台に支持される円筒形状の軸受外筒Ｇと、その軸受外筒Ｇの内部で回転する軸状体であるシャフトＦとを備えている。例えば、軸受Ｅは、ＮＣ加工機と切削工具との間に介在して使用されるものがあり、その軸受Ｅを使用して高精度な切削を行う場合には、軸受外筒Ｇに対するシャフトＦの振れを測定することが必要となる。
【００３９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、回転振れ測定装置１００は、レーザー光線Ｌ１を照射すると共に後述するレーザー光線Ｌ２を受光するヘッド部２０と、そのヘッド部２０のレーザー光線Ｌ１を照射する側（図１（ｂ）下側）に配設されるスケール基体部１０とを備えている。
【００４０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、スケール基体部１０は、円形の板状体の一対の円形面の内の一方の円形面から円柱状体が凸設された形状にアルミ素材にて構成されている。その円柱状体の軸心Ｔと、円形の板状体の軸心Ｔとは、同一である。その円板の円形面上で、円柱状体が凸設された円形面の反対側の円形面（以下、「測定面」と称す。）には、スケール部１１と、角度スケール部１５とが形成されている。
【００４１】
また、図１（ｂ）に示すように、上述したヘッド部２０は、測定面から軸心Ｔ方向でシャフトＦの反対側（図１（ｂ）Ｚ方向上側）に寸法Ｓの距離に配設されている。なお、本実施の形態において、寸法Ｓは、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲に設定され、スケール基体部１０の円板の直径Ｄ１（図１（ａ）参照）は、５０ｍｍに設定されている。
【００４２】
図１（ｂ）に示すように、スケール部１１は、複数のスケール吸収部１２と、複数のスケール反射部１３とを備えている。複数のスケール吸収部１２は、測定面から軸心Ｔ方向でシャフトＦ側（図１（ｂ）Ｚ方向下側）に向かって凹設された断面Ｖ字形状の複数の溝である。それら複数の溝は、測定面上に延設されており、上面視（図１（ａ）Ｚ方向視）において、スケール基体部１０の中心Ｃを中心とするそれぞれ半径の異なる円形に構成されている（図１（ａ）参照）。
【００４３】
また、図１（ａ）に示すように、半径Ｒ１がスケール吸収部１２の最大半径で、半径Ｒ２がスケール吸収部１２の最小半径であり、その他の複数の円の半径は、１．６×１０−３ｍｍずつ異なる半径に構成されている。なお、本実施の形態では、半径Ｒ１が２０ｍｍであり、半径Ｒ２が１０ｍｍに設定されている。
【００４４】
図１（ｂ）に示すように、複数のスケール反射部１３は、複数のスケール吸収部１２の間毎に配設される複数の平坦面であり、それら複数の平坦面は、測定面上に延設されており、上面視（図１（ａ）Ｚ方向視）において、スケール基体部１０の中心Ｃを中心とするそれぞれ半径の異なる円形に構成されている（図１（ａ）参照）。また、それら同心円の半径は、１．６×１０−３ｍｍずつ異なる半径に設定されている。
【００４５】
このように、スケール吸収部１２とスケール反射部１３とが交互に配設されているので、スケール吸収部１２でレーザー光線Ｌ１が拡散されて、スケール反射部１３でレーザー光線Ｌ１が反射回折される。
【００４６】
なお、レーザー光線Ｌ１は、コヒーレント性が高く、反射回折される際に、進行方向の異なる複数の光線に分けられる。本実施の形態では、１個のレーザー光線Ｌ１がスケール反射部１３にて反射回折されることで複数の光線に分けられるが、その内の１個の光線をレーザー光線Ｌ２として測定に使用している。
【００４７】
また、後述する照射回折格子部３２では、回折により分かれた複数のレーザー光線Ｌ１の内の２個のレーザー光線Ｌ１を、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂでは、回折により分かれた複数のレーザー光線Ｌ２の内の１個のレーザー光線Ｌ２を測定に使用している（図２（ａ）参照）。
【００４８】
即ち、照射回折格子部３２から２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１に照射され、その２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１にて反射回折された後、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂに照射され、そのエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂに照射された２個のレーザー光線Ｌ２がエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂにて１個のレーザー光線Ｌ２に合成される（図２（ａ）参照）。
【００４９】
図１（ａ）に示すように、角度スケール部１５は、複数の角度スケール吸収部１６と、それら複数の角度スケール吸収部１６の間毎に交互に配設される複数の角度スケール反射部１７とを備えている。
【００５０】
図１（ｂ）に示すように、複数の角度スケール吸収部１６は、軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の複数の溝として構成され、それら複数の溝は、中心Ｃに向かって延設されると共にスケール基体部１０の外周部分の全周に渡って中心Ｃを中心として１度毎に配設されている（図１（ａ）参照）。
【００５１】
図１（ａ）に示すように、複数の角度スケール反射部１７は、複数の角度スケール吸収部１６の間毎に配設される平坦面として構成され、それら複数の平坦面は、スケール基体部１０の外周部分の全周に渡って中心Ｃを中心として１度毎に配設されている。
【００５２】
このように、角度スケール吸収部１６と角度スケール反射部１７とが交互に配設されているので、角度スケール吸収部１６でレーザー光線Ｌ１が拡散されて、角度スケール反射部１７でレーザー光線Ｌ１が反射回折される。
【００５３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ヘッド部２０は、スケール部１１の軸心Ｔ方向で、スケール部１１の円形面に対向して配設される平面視矩形のＹ軸ヘッド部２１と、中心Ｃを回転の中心としてＹ軸ヘッド部２１を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に９０度回転させた位置に配設されるＸ軸ヘッド部２２と、中心Ｃを回転の中心としてＸ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に配設される補正用ヘッド部２３と、その補正用ヘッド部２３の外側（図１（ａ）左側）に配設される回転角度用ヘッド部２４とを備えている。
【００５４】
次に、図２を参照して、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４の詳細な構成について説明する。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＩＩａで示した部分を拡大した拡大断面図である。なお、理解を容易とするために、照射遮断部３４及びエンコーダ遮断部４４ａ，４４ｂには、ハッチングを施している。
【００５５】
また、図２（ａ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール１が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、図２（ａ）には、スケール部１１、照射回折格子部３２及びエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂで回折されて分けられた複数のレーザー光線Ｌ１，Ｌ２の内、測定に使用されるレーザー光線Ｌ１，Ｌ２のみを図示している。
【００５６】
また、理解を容易とするために、照射回折格子部３２の１箇所の照射通過部３３を通過するレーザー光線Ｌ１を１本の線で図示している。ただし、実際、レーザー光線Ｌ１には、照射幅があるので、複数の照射通過部３３を通過してスケール部１１にて反射回折された後、複数のエンコーダ通過部４３ａ，４３ｂを通過してエンコーダ受光部４１ａ，４１ｂにて受光される。
【００５７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｚ方向でスケール部１１側から照射回折格子部３２とエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとの底面を模式的に示した底面模式図であり、照射回折格子部３２及びエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂの一部を代表的に図示している。また、図２（ｂ）に示す矢印Ｘは、スケール基体部１０の半径方向を示しており、矢印Ｙは、スケール基体部１０の半径方向で矢印Ｘに直交する方向を示しており、矢印Ｚは、スケール１が取り付けられているシャフトＦの軸心Ｔの方向を示している。なお、理解を容易とするために、照射遮断部３４及びエンコーダ遮断部４４ａ，４４ｂには、ハッチングを施している。
【００５８】
なお、図２（ａ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚは、図１（ｂ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚにそれぞれ対応しており、図２（ｂ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚは、図１（ａ）に示す矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚにそれぞれ対応しており、図２（ｂ）に示す矢印Ｚの方向は、図１（ｂ）に示す矢印Ｚに対して１８０度反転されている。
【００５９】
また、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３は、スケール部１１から反射回折されるレーザー光線Ｌ２の強さを測定し、回転角度用ヘッド部２４は、角度スケール部１５から反射回折されるレーザー光線Ｌ２の強さを測定している。
【００６０】
上述したように、Ｙ軸ヘッド部２１、Ｘ軸ヘッド部２２、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４には、測定するレーザー光線Ｌ２がスケール部１１により反射回折されたものか、または、角度スケール部１５により反射回折されたものかという違いがあるが、その他は、同一の構成である。そのため、Ｙ軸ヘッド部２１、補正用ヘッド部２３及び回転角度用ヘッド部２４の構成についての説明は省略し、Ｘ軸ヘッド部２２の構成について説明する。
【００６１】
図２（ａ）に示すように、Ｘ軸ヘッド部２２は、スケール基体部１０にレーザー光線Ｌ１を照射する照射ユニット３０と、スケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０とを備えており、照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とは、Ｘ軸ヘッド部２２の長手方向（図２矢印Ｘ方向）に並んで配設されている。
【００６２】
照射ユニット３０は、スケール部１１にレーザー光線Ｌ１を照射する照射部３１と、照射部３１から照射されたレーザー光線Ｌ１を回折させる照射回折格子部３２とを備えている。
【００６３】
照射部３１は、レーザー光線Ｌ１を発生させる装置であり、照射回折格子部３２は、透明板に金属被膜が印刷された平板状の格子である。照射回折格子部３２は、照射部３１から発生されたレーザー光線Ｌ１の進行方向（図２（ａ）矢印Ｚ方向）に対して金属被膜が印刷された平面を垂直にして配設されている。
【００６４】
図２（ｂ）に示すように、照射回折格子部３２は、レーザー光線Ｌ１を通過させる矩形の透明部分である複数の照射通過部３３と、それら複数の照射通過部３３の間毎に配設されレーザー光線Ｌ１を遮断する矩形の印刷部分である複数の照射遮断部３４とを備えている。
【００６５】
そのため、図２（ａ）に示すように、照射部３１から照射されたレーザー光線Ｌ１は、進行方向の異なる複数のレーザー光線Ｌ１に分けられる。その複数のレーザー光線Ｌ１の内の２個（０次回折光、一対の一次回折光の内の一方）のレーザー光線Ｌ１が測定に使用されている。また、図２（ｂ）に示すように、複数の照射通過部３３は、ピッチＰの間隔で配設されており、同様に複数の照射遮断部３４は、ピッチＰの間隔で配設されている。なお、本実施の形態において、ピッチＰは、１．６×１０−３ｍｍに設定されている。
【００６６】
図２（ａ）に示すように、エンコーダ受光ユニット４０は、スケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０ａと、そのエンコーダ受光ユニット４０ａに対して照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されると共にスケール部１１によって反射回折されたレーザー光線Ｌ２の強さを測定するエンコーダ受光ユニット４０ｂとを備えている。本実施の形態では、距離Ｗは、ピッチＰの半分の寸法値に設定されている。
【００６７】
なお、エンコーダ受光ユニット４０ａとエンコーダ受光ユニット４０ｂとは、同一の構成であるので、エンコーダ受光ユニット４０ｂの構成についての説明は省略し、エンコーダ受光ユニット４０ａの構成について説明する。
【００６８】
図２（ａ）に示すように、エンコーダ受光ユニット４０ａは、エンコーダ受光部４１ａとエンコーダ回折格子部４２ａとを備えている。エンコーダ受光部４１ａは、スケール部１１に反射されたレーザー光線Ｌ２を受光して、その光の強さをエンコーダアンプ（図示せず）に電気信号として出力するセンサであり、エンコーダ回折格子部４２ａは、透明板に金属被膜が印刷された平板状の格子である。
【００６９】
図２（ｂ）に示すように、エンコーダ回折格子部４２ａは、レーザー光線Ｌ２を通過させる矩形の透明部分である複数のエンコーダ通過部４３ａと、それら複数のエンコーダ通過部４３ａの間毎に配設されレーザー光線Ｌ２を遮断する矩形の印刷部分である複数のエンコーダ遮断部４４ａとを備えている。
【００７０】
そのため、２個（０次回折光、一対の一次回折光の内の一方）のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１で反射され、２個のレーザー光線Ｌ２（一対の１次回折光の内の一方）としてエンコーダ回折格子部４２ａに入射される。その２個のレーザー光線Ｌ２は、エンコーダ回折格子部４２ａへの入射角が異なるが、エンコーダ回折格子部４２ａで回折されて、エンコーダ受光部４１ａにて測定される。よって、エンコーダ受光部４１ａは、入射角の異なる２個のレーザー光線Ｌ２を測定することができる。また、複数のエンコーダ通過部４３ａは、ピッチＰの間隔で配設されており、同様に、複数のエンコーダ遮断部４４ａは、ピッチＰの間隔で配設されている。
【００７１】
このように、回転振れ測定装置１００によれば、スケール部１１にＸ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０からレーザー光線Ｌ１が照射される。スケール部１１のスケール吸収部１２に照射されたレーザー光線Ｌ１は、スケール吸収部１２によって拡散され、スケール部１１のスケール反射部１３に照射されたレーザー光線Ｌ１は、スケール反射部１３にて反射されてＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される。
【００７２】
そのため、Ｘ軸ヘッド部２２の位置が固定された状態で、複数のスケール吸収部１２及びそれら複数のスケール吸収部１２の間に交互に配設されるスケール反射部１３が、スケール吸収部１２とスケール反射部１３とを結ぶ方向（スケール部１１の半径方向）に移動された場合には、スケール反射部１３にて反射されるレーザー光線Ｌ２も同じ方向に同じ距離だけ移動する。
【００７３】
よって、エンコーダ受光ユニット４０にて測定されるレーザー光線Ｌ２の強さが変化する。そのレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数を測定することでＸ軸ヘッド部２２に対するスケール部１１の移動量を測定することができる。
【００７４】
また、エンコーダ受光ユニット４０ａ，４０ｂは、照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されている。また、同様にエンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂも照射ユニット３０とエンコーダ受光ユニット４０とを結ぶ方向（図２（ｂ）矢印Ｘ方向）に距離Ｗだけ位置をずらして配設されている。
【００７５】
また、レーザー光線Ｌ１は、レーザー光線Ｌ１の進行方向に対して幅を持っているので、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂの両方にレーザー光線Ｌ２が照射される。そして、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂを通過してきたレーザー光線Ｌ２の強さをエンコーダ受光部４１ａ，４１ｂにて測定する。
【００７６】
よって、スケール部１１がエンコーダ受光部４１ａからエンコーダ受光部４１ｂへ向かう方向（スケール部１１の半径方向外側向き）に移動すると、レーザー光線Ｌ２の強さが変化し、例えば、エンコーダ受光部４１ａだけが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した後に、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが同時に強いレーザー光線Ｌ２を測定して、その後、エンコーダ受光部４１ｂだけが強いレーザー光線Ｌ２を測定する。
【００７７】
一方、スケール部１１がエンコーダ受光部４１ｂからエンコーダ受光部４１ａへ向かう方向（スケール部１１の半径方向内側向き）に移動すると、エンコーダ受光部４１ｂだけが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した後に、エンコーダ受光部４１ｂ，４１ａが同時に強いレーザー光線Ｌ２を測定して、その後、エンコーダ受光部４１ａだけが強いレーザー光線Ｌ２を測定する。このように、スケール部１１の移動する方向によって、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが強いレーザー光線Ｌ２を測定する順番が変わることを利用して、スケール部１１の移動方向を判別する。
【００７８】
上述したように、エンコーダ受光部４１ａ，４１ｂが強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した回数と、強いレーザー光線Ｌ２を測定する順番によってスケール部１１の移動方向を判別することとで、照射ユニット３０及びエンコーダ受光ユニット４０に対するスケール部１１の移動量を測定する。
【００７９】
ここで、本実施の形態によれば、スケール吸収部１２は、環状に構成され、スケール反射部１３は、スケール吸収部１２に対して同心円の環状に構成されているので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３をシャフトＦに取り付け、Ｘ軸ヘッド部２２に対してシャフトＦを回転させると、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｘ軸ヘッド部２２の照射ユニット３０から照射されたレーザー光線Ｌ１を、シャフトＦが一回転する間連続してＸ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０に反射する。
【００８０】
そのため、Ｘ軸ヘッド部２２のエンコーダ受光ユニット４０にて測定されるレーザー光線Ｌ２の強さの変化をシャフトＦが一回転する間連続して測定することができるので、強いレーザー光線Ｌ２（スケール反射部１３によって反射されたレーザー光線Ｌ２）を測定した回数と、移動方向を判別することとで、Ｘ軸ヘッド部２２に対するスケール部１１の移動量（以下、「Ｘ軸移動量」と称す。）を測定することができる。よって、シャフトＦが一回転する間の移動量を、シャフトＦの軸心Ｔの振れとして測定することができる。
【００８１】
このように、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、スケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができる。よって、長時間の測定において軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【００８２】
また、例えば、極小径切削工具（直径が０．０５ｍｍ以下である切削工具）をシャフトＦに取り付けて切削加工を行う場合には、シャフトＦの軸心Ｔの振れを、長時間連続して精度よく測定することができるので、軸心Ｔの振れが一定値を越えた値として測定された場合には、切削を中止することができる。よって、極小径切削工具によって切削加工されている加工物に対して精度が悪い加工を施すことを防止することができる。
【００８３】
また、例えば、スケール部１１の中心Ｃを、シャフトＦの軸心Ｔを中心とする円（要求される測定精度以下の直径を有する円）の円周内領域に取り付けると、スケール部１１の中心Ｃの位置と、シャフトＦの軸心Ｔの位置とを同一と見なすことができる。
【００８４】
よって、スケール部１１の中心ＣとシャフトＦの軸心Ｔとの取り付け位置のずれを考慮する必要がなくなり、Ｘ軸移動量をそのままシャフトＦの軸心Ｔの移動量とすることができる。その結果、要求される測定精度の範囲内であれば、Ｘ軸移動量をシャフトＦの軸心Ｔの振れの値とすることができる。また、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の中心Ｃと、スケール部１１の中心Ｃとは、同一である。
【００８５】
また、Ｘ軸ヘッド部２２と同様に、要求される測定精度の範囲内であれば、ヘッド部２１、及び補正用ヘッド部２３に対するスケール部１１の移動量をシャフトＦの軸心Ｔの振れの値と見なすことができる。
【００８６】
また、照射回折格子部３２と、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとを備えているので、照射回折格子部３２で分けられた２個のレーザー光線Ｌ１がスケール部１１によって反射回折され、２個のレーザー光線Ｌ２としてエンコーダ回折格子部４２ａに入射されてエンコーダ受光部４１ａに向かう方向に合成される。その合成されたレーザー光線Ｌ２は、合成により干渉することにより、合成前のレーザー光線Ｌ２の半分の周期で変化するため、スケール部１１がピッチＰだけ移動するのに対して２周期変化をする。
【００８７】
よって、照射回折格子部３２と、エンコーダ回折格子部４２ａ，４２ｂとを省略した場合と比べて、スケール部１１の移動量の分解能が半分になり、更に小さな移動でも測定することができる。
【００８８】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｘ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３が配設されているので、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３によってスケール部１１を測定して得られた一対の測定データの差を取ることで、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００８９】
即ち、Ｘ軸ヘッド部２２と補正用ヘッド部２３とは、スケール部１１の中心Ｃを挟んだ１８０度対向する位置に配設されており、シャフトＦの軸心Ｔの移動量を測定した測定データは、Ｘ軸ヘッド部２２の測定方向と補正用ヘッド部２３の測定方向とは異なるが移動量は同一となるので、例えば、温度変化や遠心力によりスケール部１１の半径方向への形状が拡大した場合には、スケール部１１の中心Ｃを挟んだ１８０度対向する位置に配設されているＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３は、その拡大量をスケール部１１の向きの異なる移動量として測定する。
【００９０】
よって、Ｘ軸ヘッド部２２の測定データと補正用ヘッド部２３の測定データとの差を取ると、その測定データの差からは、半径方向への形状の拡大量が相殺されて、その測定データの差は、スケール部１１の中心Ｃの移動量に対して２倍となるので、その測定データの差を半分にすることで、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化の影響が相殺された測定データを得ることができる。
【００９１】
その結果、温度変化や遠心力により、スケール部１１の形状が半径方向へ拡大した場合でもスケール部１１の中心Ｃの測定データには影響しないので、シャフトＦの回転速度が変化したりシャフトＦの環境温度が変わったりする長時間の測定において、シャフトＦの軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【００９２】
なお、スケール部１１の半径方向の形状拡大は、円周方向に均等であるので、Ｘ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３によって測定されて得られた一対の測定データの差を取っても、スケール部１１の中心Ｃの位置の測定には影響を与えない。
【００９３】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｘ軸ヘッド部２２を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３が配設されているので、補正用ヘッド部２３を省略した場合と比べて、スケール部１１のＸ軸方向への移動量を測定する測定感度を２倍とすることができる。
【００９４】
また、例えば、スケール部１１の中心ＣがＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）にずれた場合には、スケール部１１のスケール吸収部１２及びスケール反射部１３が円形であるので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｘ軸ヘッド部２２に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）左方向）に移動し、補正用ヘッド部２３に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）右方向）に移動する。
【００９５】
このように、Ｘ軸ヘッド部２２が検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向と、補正用ヘッド部２３が検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向とが反対向きなので、Ｘ軸ヘッド部２２と補正用ヘッド部２３との測定データを平均すると、スケール部１１の中心ＣがＸ軸ヘッド部２２及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）に移動することによる測定データへの影響を取り除くことができる。
【００９６】
また、Ｙ軸ヘッド部２１は、Ｘ軸ヘッド部２２からスケール部１１の円周方向にスケール部１１の中心Ｃ及びシャフトＦの軸心Ｔに対して直角に位置を違えて配設されているので、直交する２方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向）からシャフトＦの移動量を測定することで、その直交する２方向を座標軸とする座標値としてシャフトＦの軸心Ｔの位置を定義することができる。よって、その座標位置に基づいてシャフトＦの軸心Ｔの軌跡をモニタや紙面上に表示させてその軌跡の形状を観察することで、シャフトＦの軸心Ｔの動きの良否を視覚的に判断することができる。
【００９７】
また、シャフトＦが磁気軸受で軸支されている場合には、測定された座標値を基にシャフトＦの軸心Ｔの位置が所定の範囲内に収まるようにシャフトＦの軸心Ｔの位置を補正することができる。特に、本実施の形態では、シャフトＦの軸心Ｔの振れをスケール部１１の変位によるレーザー光線Ｌ２の強さの変化によって測定しているので、長時間の測定においても、シャフトＦの電気的特性変化に影響されることなくシャフトＦの軸心Ｔの振れを測定することができ、長時間連続してシャフトＦの軸心Ｔの位置を補正することができる。
【００９８】
また、例えば、極小径切削工具（直径が０．０５ｍｍ以下である切削工具）にて切削加工を行う場合には、切削工具が取り付けられるシャフトＦの軸心Ｔの位置を、長時間連続して補正することができるので、長時間連続して切削しても切削工具による切削形状精度を高精度に保つことができる。
【００９９】
よって、硬度が高く切削または研削が長時間におよぶ軸状の素材を旋盤にて加工する場合でも、素材が磁気軸受で軸支されていれば、素材の軸心の位置の振れを少なくできるので、素材から加工される製品の加工精度を向上させることができる。
【０１００】
また、回転角度用ヘッド部２４の照射ユニット３０から角度スケール吸収部１６に照射されたレーザー光線Ｌ１は、角度スケール吸収部１６によって拡散され、回転角度用ヘッド部２４の照射ユニット３０から角度スケール反射部１７に照射されたレーザー光線Ｌ１は、角度スケール反射部１７にて反射されて回転角度用ヘッド部２４のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される。
【０１０１】
そのため、回転角度用ヘッド部２４の位置が固定された状態で、複数の角度スケール吸収部１６と、それら複数の角度スケール吸収部１６の間毎に交互に配設される複数の角度スケール反射部１７とが、角度スケール吸収部１６と角度スケール反射部１７とを結ぶ方向（角度スケール部１５の円周方向）に移動された場合には、角度スケール反射部１７にて反射されたレーザー光線Ｌ２も同じ方向に同じ距離だけ移動される。
【０１０２】
よって、回転角度用ヘッド部２４のエンコーダ受光ユニット４０にて測定される角度スケール部１５にて反射されたレーザー光線Ｌ２の強さが変化する。そのレーザー光線Ｌ２の強さの変化の回数を測定することで回転角度用ヘッド部２４に対する角度スケール部１５の移動量を測定することができる。その結果、角度用ヘッド部２４に対するシャフトＦの回転角度を測定することができる。
【０１０３】
また、シャフトＦの表面の２点を原子間力顕微鏡によって高精度に測定し、その測定値により算出されるシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）を、本実施の形態にて測定されたシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）と回転角度毎に比較すると、それら軌跡に差が生じている場合に、その差の分を本実施の形態にて測定されたシャフトＦの軸心Ｔの軌跡（回転角度測定値を含む。）から計算にて取り除くことで、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状や、シャフトＦに対する取り付け位置のずれにより発生するシャフトＦの測定精度の低下を防ぐことができる。よって、本実施の形態における測定精度を原子間力顕微鏡によって測定される測定精度並みに向上させることができる。
【０１０４】
また、シャフトＦの回転角度を測定するための角度スケール部１５と、シャッフトＦの変位を測定するためのスケール部１１とが一体として構成されているので、シャフトＦの回転角度を計測する装置（以下、「ロータリーエンコーダ」と称す。）を別体とする場合に比べて、スケール部１１を位置決めして固定した後に、ロータリーエンコーダを固定する必要がないので、ロータリーエンコーダを固定することによりシャフトＦに対するスケール部１１の固定位置がずれることがない。よって、ロータリーエンコーダを別体とする場合に比べて、スケール部１１の組み付け精度が向上されるので、シャフトＦの軸心Ｔの振れの測定精度を向上させることができる。
【０１０５】
また、角度スケール部１５がスケール部１１と一体として構成されているので、シャフトＦの回転角度を計測する装置を別体とする場合に比べて、スケール部１１又は角度スケール部１５のどちらか一方の位置を決めれば、必然的に、他方の位置がきまる。よって、ロータリーエンコーダの組み付け時の位置調整の手間を省くことができる。
【０１０６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１０７】
例えば、上記各実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法・角度など）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【０１０８】
上記実施の形態では、スケール吸収部１２が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝であり、スケール反射部１３が複数のスケール吸収部１２の間毎に配設される平坦面である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スケール基体部１０を透明な材質により構成して、スケール基体部１０に反射物質（金属被膜）を印刷することでスケール反射部１３を形成し、その印刷されたスケール反射部１３の間の透明な部分をスケール吸収部１２としても良い。
【０１０９】
この場合、印刷にてスケール吸収部１２及びスケール反射部１３をスケール基体部１０上に形成することができる。よって、複数のスケール基体部１０を製作するときには、スケール基体部１０を１つずつ製作する場合に比べて、それら複数のスケール基体部１０上に形成されるスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状を一様に製作することができるので、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３の形状のばらつきを抑えることができる。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、スケール吸収部１２が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スケール吸収部１２を凸設された断面Ｖ字状の凸部としても良い。この場合、上記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【０１１１】
上記実施の形態では、角度スケール吸収部１６が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝であり、角度スケール反射部１７が複数の角度スケール吸収部１６の間毎に配設される平坦面である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、角度スケール部１５を透明な材質により構成して、角度スケール部１５に反射物質（金属被膜）を印刷することで角度スケール反射部１７を形成し、その印刷された角度スケール反射部１７の間の透明な部分を角度スケール吸収部１６としても良い。
【０１１２】
この場合、印刷にて角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７をスケール基体部１０上に形成することができる。よって、複数のスケール基体部１０を製作するときには、スケール基体部１０を１つずつ加工する場合に比べて、それら複数のスケール基体部１０上に形成される角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７の形状を一様に製作することができるので、角度スケール吸収部１６及び角度スケール反射部１７の形状のばらつきを抑えることができる。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、角度スケール吸収部１６が軸心Ｔ方向（図１（ａ）矢印Ｚ方向）に凹設された断面Ｖ字形状の溝である場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、角度スケール吸収部１６を凸設された断面Ｖ字状の凸部としても良い。この場合、上記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、補正用ヘッド部２３がＸ軸ヘッド部２２に１８０度対向する位置にのみ配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、補正用ヘッド部２３をＹ軸ヘッド部２１に１８０度対向する位置にも配設しても良い。
【０１１５】
この場合、スケール部１１のスケール吸収部１２及びスケール反射部１３が円形であるため、スケール部１１の中心ＣがＹ軸ヘッド部２１及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）にずれた場合には、スケール吸収部１２及びスケール反射部１３は、Ｙ軸ヘッド部２１に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）下方向）に移動し、補正用ヘッド部２３に対しては、中心Ｃ方向（図１（ａ）上方向）に移動する。
【０１１６】
このように、Ｙ軸ヘッド部２１と補正用ヘッド部２３とが検出するスケール吸収部１２及びスケール反射部１３の移動方向が反対向きなので、Ｙ軸ヘッド部２１と補正用ヘッド部２３との測定データを平均すると、スケール部１１の中心ＣがＹ軸ヘッド部２１及び補正用ヘッド部２３を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）に移動することによる測定データへの影響を取り除くことができる。加えて、温度変化や遠心力によるスケール部１１の形状変化を補正用ヘッド部２３にて２方向から測定することができるので、測定データの測定精度を向上させることができる。
【０１１７】
また、スケール部１１の中心Ｃを回転の中心として、Ｙ軸ヘッド部２１を時計回り（図１（ａ）紙面垂直方向視右回り）に１８０度回転させた位置に補正用ヘッド部２３を配設するので、その補正用ヘッド部２３が配設されていない場合と比べて、スケール部１１のＹ軸方向への移動量を測定する測定感度を２倍とすることができる。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、回転角度用ヘッド部２４が補正用ヘッド部２３の外側（図１（ａ）左側）にのみ配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、回転角度用ヘッド部２４をＸ軸ヘッド部２２の外側（図１（ａ）右側）にも配設しても良い。
【０１１９】
この場合、スケール部１１の中心Ｃがそれら２個の回転角度用ヘッド部２４を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｙ方向）にずれた場合に、それら２個の回転角度用ヘッド部２４の内の一方の回転角度用ヘッド部２４は、そのずれによって角度スケール部１５の角度変化が増加したように計測し、他方の回転角度用ヘッド部２４は、減少したように計測する。
【０１２０】
そのため、それぞれの回転角度用ヘッド部２４の計測する回転角の平均を取ることで、回転角度増減を相殺することができ、中心Ｃの位置ずれが発生していても精度良く回転角度を計測することができる。
【０１２１】
さらに、２個の回転角度用ヘッド部２４の内の一方をＹ軸ヘッド部２１の外側（図１（ａ）上側）に配設し、他方を一方に対して中心Ｃを挟んで対向する位置に配設しても良い。この場合、スケール部１１の中心Ｃがそれら２個の回転角度用ヘッド部２４を結ぶ方向に対して直角方向（図１（ａ）矢印Ｘ方向）にずれた場合にも、同様に、それぞれの回転角度用ヘッド部２４の計測する回転角の平均を取ることで、回転角度増減を相殺することができ、中心Ｃの位置ずれが発生していても精度良く回転角度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）は、回転振れ測定装置の上面の概略を示した概略上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面の概略を示した概略断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ｂ）のＩＩで示した部分を拡大した拡大断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｚ方向でスケール部側から照照射回折格子部とエンコーダ回折格子部との底面を模式的に示した底面模式図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００ 回転振れ測定装置
１０ スケール基体部
１１ スケール部
１２ スケール吸収部
１３ スケール反射部
１５ 角度スケール部
１６ 角度スケール吸収部
１７ 角度スケール反射部
３１ 照射部
４１ａ エンコーダ受光部（Ａ相受光部）
４１ｂ エンコーダ受光部（Ｂ相受光部）
Ｌ１，Ｌ２ レーザー光線（光線）
Ｍ 軸受（測定対象物）
Ｆ シャフト（測定対象物の一部）
Ｃ 中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を照射する照射部と、その照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着されるスケール部と、そのスケール部によって反射回折された光線の強さを測定するエンコーダ受光部とを備え、前記スケール部は、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数のスケール吸収部と、それら複数のスケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数のスケール反射部とを備え、前記エンコーダ受光部は、前記光線の強さを測定するＡ相受光部と、そのＡ相受光部と同時に前記光線を測定できる範囲内に配設されその範囲内で前記スケール部の移動方向に前記Ａ相受光部と位置を違えて配設されると共に前記光線の強さを測定するＢ相受光部とを備える回転振れ測定装置において、
前記スケール吸収部は、環状に構成され、
前記スケール反射部は、前記スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されていることを特徴とする回転振れ測定装置。
【請求項２】
前記エンコーダ受光部を複数備え、
それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して前記同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１記載の回転振れ測定装置。
【請求項３】
前記エンコーダ受光部を複数備え、
それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、前記同心円格子の中心に対して前記同心円の円周方向にその他のエンコーダ受光部から直角に位置を違えて配設されていることを特徴とする請求項１記載の回転振れ測定装置。
【請求項４】
前記照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着される角度スケール部を備え、
前記角度スケール部は、環状に構成され、
前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数の角度スケール吸収部と、
前記角度スケール部の円周方向でそれら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数の角度スケール反射部とを備え、
前記角度スケール部は、前記スケール部と一体として構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されることを特徴とするスケール部。
【請求項１】
光線を照射する照射部と、その照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着されるスケール部と、そのスケール部によって反射回折された光線の強さを測定するエンコーダ受光部とを備え、前記スケール部は、前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数のスケール吸収部と、それら複数のスケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数のスケール反射部とを備え、前記エンコーダ受光部は、前記光線の強さを測定するＡ相受光部と、そのＡ相受光部と同時に前記光線を測定できる範囲内に配設されその範囲内で前記スケール部の移動方向に前記Ａ相受光部と位置を違えて配設されると共に前記光線の強さを測定するＢ相受光部とを備える回転振れ測定装置において、
前記スケール吸収部は、環状に構成され、
前記スケール反射部は、前記スケール吸収部に対して同心円の環状に構成されていることを特徴とする回転振れ測定装置。
【請求項２】
前記エンコーダ受光部を複数備え、
それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、その他のエンコーダ受光部に対して前記同心円格子の中心を挟んだ対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１記載の回転振れ測定装置。
【請求項３】
前記エンコーダ受光部を複数備え、
それら複数のエンコーダ受光部の内の少なくとも１つは、前記同心円格子の中心に対して前記同心円の円周方向にその他のエンコーダ受光部から直角に位置を違えて配設されていることを特徴とする請求項１記載の回転振れ測定装置。
【請求項４】
前記照射部により照射された光線を反射回折すると共に測定対象物に取着される角度スケール部を備え、
前記角度スケール部は、環状に構成され、
前記照射部より照射された光線を吸収拡散するか透過させる複数の角度スケール吸収部と、
前記角度スケール部の円周方向でそれら複数の角度スケール吸収部の間に交互に配設されると共に前記光線を反射する複数の角度スケール反射部とを備え、
前記角度スケール部は、前記スケール部と一体として構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転振れ測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回転振れ測定装置に使用されることを特徴とするスケール部。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−４２１９１（Ｐ２００９−４２１９１Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１０４８５（Ｐ２００７−２１０４８５）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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