(57)【要約】【課題】ギャップ調整作業を容易且つ効率的に行うことができる電磁誘導式位置検出器及び電磁誘導式位置検出方法を提供する。【解決手段】位置検出時には、第１スライダ側コイルに第１励磁電流Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)を流し、第２スライダ側コイルに第２励磁電流Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)を流すことにより、スケール側コイルに誘起電圧Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α)・sin(ωt)を発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいてスライダの移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時には、第１スライダ側コイルに第１励磁電流Ｉｓ´＝I・cos(ωt)を流し、第２スライダ側コイルに第２励磁電流Ｉｃ´＝I・sin(ωt)を流すことにより、スケール側コイルに誘起電圧Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得る構成とする。【選択図】図２
2010145086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部と、この検出部を制御する制御部とを備えた電磁誘導式位置検出器において、
前記制御部では、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
ω：励磁電流の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項２】
第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
ω：励磁電流の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする電磁誘導式位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニア形スケールなどの電磁誘導式位置検出器及び電磁誘導式位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導式位置検出器であるインダクトシン方式のスケールは、工作機械、自動車、ロボットなどの各種機械の位置検出部に適用される。インダクトシン方式のスケールにはリニア形スケールとロータリ形スケールがあり、リニア形スケールは例えば工作機械の直線移動軸に適用されて当該直線移動軸上の移動位置を検出し、ロータリ形スケールは例えば工作機械の回転軸に適用されて当該回転軸の回転角度を検出する。
【０００３】
リニア形スケール及びロータリ形スケールは何れも、平行に向かい合わせに配置したコイルパターンの電磁誘導により位置を検出するものである。この検出原理を図３の原理図に基づいて説明する。図３（ａ）はリニア形スケールのスライダとスケールを平行に向かい合わせにした状態を示す斜視図、図３（ｂ）は前記スライダと前記スケールを並べて示す図、図３（ｃ）は前記スライダと前記スケールの電磁結合度を示す図である。なお、図３にはリニア形スケールの原理図を示しているが、ロータリ形スケールの原理もこれと同様であり、ロータリ形スケールのステータとロータがそれぞれ、リニア形スケールのスライダとスケールに対応している。
【０００４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、リニア形スケールの検出部は一次側部材としてのスライダ１と、二次側部材としてのスケール２とを有している。可動部であるスライダ１は第１の一次側コイルとしての第１スライダ側コイル３と、第２の一次側コイルとしての第２スライダ側コイル４とを有しており、固定部であるスケール２は二次側コイルとしてのスケール側コイル５を有している。これらのコイル３，４，５はジグザグ状に折り返され（即ち櫛型パターンに形成され）且つ全体が直線状になっている。
【０００５】
そして、図３（ａ）に示すように、スライダ１（即ち第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４）と、スケール２（即ちスケール側コイル５）は、これらの間に規定の範囲内のギャップ（隙間）ｇを保持した状態で平行に向かい合わせて配置されている。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１スライダ側コイル３と第１スライダ側コイル４は、スケール側コイル５との位置関係が１／４ピッチずれている。
【０００６】
このため、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に励磁電流（交流電流）を流し、スライダ１が図３（ａ）の矢印Ａの如くスケール２の長さ方向に沿って移動すると、このスライダ１の移動による第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４と、スケール側コイル５との相対的な位置関係の変化に応じて、図３（ｃ）に示すように第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との電磁結合度が周期的に変化するため、スケール側コイル５には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
したがって、この誘起電圧に基づいてスケール２の位置（即ちスケール２に対するスライダ１の移動位置）を検出することができる。
【０００７】
この位置検出処理について詳述すると、第１スライダ側コイル３には下記の（１）式で示す第１励磁電流Ｉｓを流し、第２スライダ側コイル４には下記の（２）式で示す第２励磁電流Ｉｃを流す。
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)        ・・・（１）
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)      ・・・（２）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの長さ（ロータリ形スケールでは角度）
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
【０００８】
その結果、スケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（３）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。
Ｖ＝K(g(X))・sin(kX)・[I・cos(kα)・sin(ωt)]＋K(g(X)・cos(kX)
・[−I・sin(kα)・sin(ωt)]
＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)      ・・・（３）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの位置）
【０００９】
図４の演算回路８では、誘起電圧Ｖの振幅K(g(X))・I・sin(k(X−α))に応じてＰＩ制御により励振位置α＝Ｘとなるように調整し、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃを調整することにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅が０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αを、検出位置Ｘとして求める。
つまり、スライダ１の移動にともなう位置Ｘの変位に対して、α＝Ｘとなるように励振位置α（第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃ）を追従させることにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅が０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αの値を、検出位置Ｘとする。
【００１０】
かかるリニア形スケールでは、上記（３）式から明らかなようにＶの振幅Ｖｓは、下記の（４）式となり、ギャップｇに依存する。このため、リニア形スケール（スライダ１，スケール２）を工作機械などに取り付ける際には、ギャップ調整をする必要がある。
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α)      ・・・（４）
【００１１】
ギャップ調整処理では、励振位置αを一定値に設定した上で、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ、上記（１），（２）式で示すような第１励磁電流Ｉｓと第２励磁電流Ｉｃを流して、上記（３）式で示すような誘起電圧Ｖを得る。そして、振幅Ｖｓの極大値が、規定範囲内のギャップｇに対応した規定の範囲内の極大値になるようにギャップｇを調整する。
【００１２】
具体的には、上記（４）式のsin(k(X−α)から明らかなように誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓがスケール２の位置Ｘに応じて正弦波状に変化するため、従来のギャップ調整では、工作機械などにスライダ１とスケール２を取り付けてギャップｇを設定した後、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内か否かを確認する。その結果、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内でなければ、ギャップｇを設定し直した後、再度、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内か否かを確認する。かくして、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内になるようにギャップ調整をする。
【００１３】
図４にモード切り換え機能のフローチャートを示すように、演算回路８では、まず、ステップＳ１において、外部入力であるギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９に基づき、任意のスケール位置Ｘ0で、ギャップ調整を開始するか否かを判定する。
ステップＳ１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９がＯＦＦであると判定したとき（Ｎｏの場合）には、ステップＳ２の進んで通常の位置検出処理を行う（位置検出モード）。即ち、上記のような位置検出処理を行って、検出位置Ｘを求める。
そして、ステップＳ１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９がＯＮであると判定したとき（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ３へ進んでギャップ調整処理を行う（ギャップ調整モード）。即ち、上記のようなギャップ調整処理を行って、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内になるようにする。
なお、図示例では、励振位置αの固定値を(X0＋π／(2k))とすることにより、便宜的に誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが下記の（５）式のようになるようにして、ギャップ調整モードスイッチをＯＮしたときに振幅Ｖｓの極大値が出力されるようにしている。
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−(X0＋π／(2k))))
＝K(g(X))・I・cos(k(X−X0))      ・・・（５）
【００１４】
本願に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００８−１８０２０８号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ギャップ調整には振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iだけが必要であるが、振幅Ｖｓにはsin(k(X−α)の項が含まれており、振幅Ｖｓが位置Ｘによって正弦波状に変化するため、ギャップ調整作業が分かりにくく、しかも、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて振幅Ｖｓの極大値を探す必要があり、この探した極大値に対応するスケール位置にスライダ１を戻すことも必要になるため、ギャップ調整作業の効率も悪い。
【００１６】
従って本発明は上記の事情に鑑み、ギャップ調整作業を容易且つ効率的に行うことができる電磁誘導式位置検出器及び電磁誘導式位置検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する第１発明の電磁誘導式位置検出器は、第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部と、この検出部を制御する制御部とを備えた電磁誘導式位置検出器において、
前記制御部では、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
ω：励磁電流の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする。
【００１８】
また、第２発明の電磁誘導式位置検出方法は、第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
ω：励磁電流の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明の電磁誘導式位置検出器によれば、第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部と、この検出部を制御する制御部とを備えた電磁誘導式位置検出器において、前記制御部では、位置検出時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流からギャップ調整用の励磁電流に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。
【００２０】
同様に、第２発明の電磁誘導式位置検出方法によれば、第１の一次側コイルと第２の一次側コイルとを備えた一次側部材と、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有し、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、位置検出時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流からギャップ調整用の励磁電流に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態例に係るリニア形スケールの機能を表すブロック図、図２は前記リニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。
【００２３】
図１に示すように、電磁誘導式位置検出器であるリニア形スケールは、検出部（スケール部）１１と、この検出部１１を制御するための制御部１２とを備えている。
【００２４】
リニア形スケールの検出部１１は従来のリニア形スケールの検出部と同様の構成である（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）。即ち、リニア形スケールの検出部１１は一次側部材としてのスライダ１と、二次側部材としてのスケール２とを有している。可動部であるスライダ１は第１の一次側コイルとしての第１スライダ側コイル３と、第２の一次側コイルとしての第２スライダ側コイル４とを有しており、固定部であるスケール２は二次側コイルとしてのスケール側コイル５を有している。これらのコイル３，４，５はジグザグ状に折り返され（即ち櫛型パターンに形成され）且つ全体が直線状になっている。
そして、スライダ１（即ち第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４）と、スケール２（即ちスケール側コイル５）は、これらの間に規定の範囲内のギャップ（隙間）ｇを保持した状態で平行に向かい合わせて配置されている。また、第１スライダ側コイル３と第１スライダ側コイル４は、スケール側コイル５との位置関係が１／４ピッチずれている。
【００２５】
このため、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に励磁電流（交流電流）を流し、スライダ１がスケール２の長さ方向に沿って移動すると、このスライダ１の移動による第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４と、スケール側コイル５との相対的な位置関係の変化に応じて、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との電磁結合度が周期的に変化するため（図３（ｃ）参照）、スケール側コイル５には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
従って、この誘起電圧に基づいてスケール２の位置（即ちスケール２に対するスライダ１の移動位置）を検出することができる。
【００２６】
一方、リニア形スケールの制御部１２は第１励磁電源１３と、第２励磁電源１４と、演算回路１５とを有している。第１励磁電源１３は第１スライダ側コイル３に接続され、第２励磁電源１４は第２スライダ側コイル４に接続されている。演算回路１５はスケール２のスケール側コイル５に接続されている。
【００２７】
演算回路１５では、外部入力であるギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６によって、通常の位置検出モードとギャップ調整モードの切り換えを行う。ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６は、作業員がギャップ調整モードスイッチ（図示せず）をＯＮ・ＯＦＦ操作することよって、演算回路１５に入力される。
【００２８】
図２に基づいて説明すると、演算回路８では、まず、ステップＳ１１において、ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６に基づき、任意のスケール位置Ｘ0で、ギャップ調整を開始するか否かを判定する。
即ち、ステップＳ１１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６がＯＦＦであると判定したとき（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１２の進んで通常の位置検出処理を行う（位置検出モード）。そして、ステップＳ１１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６がＯＮであると判定したとき（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ１３へ進んでギャップ調整処理を行う（ギャップ調整モード）。以下に、位置検出モードとギャップ調整モードについて詳述する。
【００２９】
＜位置検出モード＞
位置検出モードでは、従来と同様の位置検出処理を行う。
即ち、図１に示すように、第１励磁電源１３では下記の（６）式で示す第１励磁電流Ｉｓを、第１スライダ側コイル３に流す。同時に、第２励磁電源１４では下記の（７）式で示す第２励磁電流Ｉｃを、第２スライダ側コイル４に流す。なお、位置検出モードにおける初期の励振位置αの値は、初期設定値又は前回の位置検出処理において最後に調整された値などの任意の値とする。
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)        ・・・（６）
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)      ・・・（７）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの長さ（ロータリ形スケールでは角度）
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
【００３０】
その結果、スケール２のスケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（８）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。この誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓは、下記の（９)式に示すとおりである。
Ｖ＝K(g(X))・sin(kX)・[I・cos(kα)・sin(ωt)]＋K(g(X)・cos(kX)
・[−I・sin(kα)・sin(ωt)]
＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)      ・・・（８）
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))      ・・・（９）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの移動位置）
【００３１】
なお、g(X)は、ギャップｇがスケールの位置Ｘに依存することを表している。即ち、ギャップｇはスケールの位置Ｘにかかわらず一定値になるように設定するが、設定誤差によるスライダ１とスケール２の相対的な傾斜や、スケール２のうねりなどが生じている場合には、スケール位置Ｘに応じてギャップｇが変化する場合もある。
【００３２】
演算回路１５では、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓに応じてＰＩ制御により励振位置α＝Ｘとなるように調整し、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃを調整することにより、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αを、検出位置Ｘとして求める。つまり、スライダ１の移動にともなう位置Ｘの変位に対して、α＝Ｘとなるように励振位置α（第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃ）を追従させることにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αの値を、検出位置Ｘとする。
【００３３】
詳述すると、演算回路１５はＡ／Ｄ変換部２１と、振幅値取得部２２と、位置変化量演算部２３と、励磁電流波形形成部２４とを有している。
Ａ／Ｄ変換部２１では、スケール２のスケール側コイル５から入力したアナログ値の誘起電圧Ｖを、デジタル値に変換（Ａ／Ｄ変換）する。
振幅値取得部２２では、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換された誘起電圧Ｖから、当該誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの値を取得する。
位置変化量演算部２３では、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０となるようにするため、振幅値取得部２２で取得した誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓに対してＰＩ（比例積分）制御を行うことにより（即ち振幅Ｖｓに比例ゲインを掛けたものに、振幅Ｖｓに積分ゲインを掛けて積分したもの加えることにより）、励振位置αを求める（調整する）。
励磁電流波形形成部２４では、位置変化量演算部２３で求めた励振位置αに基づいて、上記の（６）式及び（７）式に示す第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃの波形を形成する（調整する）。
【００３４】
そして、この励磁電流波形形成部２４で波形形成された第１励磁電流Ｉｓと第２励磁電流Ｉｃを、図示しないＤ／Ａ変換器でデジタル値からアナログ値に変換（Ｄ／Ａ変換）した後、第１励磁電源１３と第２励磁電源１４から、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ流す。
【００３５】
このようなフィードバック制御により、ついには励振位置α＝Ｘとなってスケール２の出力（誘起電圧Ｖ）が０になり、Ａ／Ｄ変換部２１を介して振幅値取得部２２で取得する誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０になる。振幅値取得部２２では、振幅Ｖｓが０になったことを確認すると、このときの励振位置αを検出位置Ｘとして出力する。
勿論、その後、スライダ１が移動してスケール２の出力が０ではなくなれば（即ちスケール側コイル５に誘起電圧Ｖが生じれば）、上記の処理が行われることにより、このときの誘起電圧Ｖを０するような新たな励振位置α（即ちスライダ１の移動位置Ｘに等しい新たな励振位置α）が得られ、この新たな励振位置αが検出位置Ｘとして出力される。即ち、移動位置Ｘと励振位置αに偏差が生じたとき（即ちこの偏差に応じた誘起電圧Ｖが発生したとき）、当該偏差（当該誘起電圧Ｖ）が０になるようにフィードバック制御を行っている。
【００３６】
＜ギャップ調整モード＞
一方、ギャップ調整モードでは、従来とは異なり、位置検出用の励磁電流（（６），（７）式）とは異なるギャップ調整用の励磁電流を、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に流す。
【００３７】
即ち、ギャップ調整モードの場合、励磁電流波形形成部２４では、下記の（１０）式と（１１）式で示すギャップ調整用の第１励磁電流Ｉｓ´及び第２励磁電流Ｉｃ´の波形を形成する。
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)        ・・・（１０）
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)        ・・・（１１）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数
【００３８】
そして、この励磁電流波形形成部２４で形成されたギャップ調整用の第１励磁電流Ｉｓ´と第２励磁電流Ｉｃ´を、図示しないＤ／Ａ変換器でＤ／Ａ変換した後、第１励磁電源１３と第２励磁電源１４から、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ流す。
【００３９】
その結果、スケール２のスケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（１２）式で示す誘起電圧Ｖ´が発生する。
Ｖ´＝K(g(X))・sin(kX)・I・cos(ωt)＋K(g(X))・cos(kX)・I・sin(ωt)
＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)        ・・・（１２）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの位置）
【００４０】
従って、この誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、下記の（１３）式のようになる。この振幅Ｖｓ´は、ギャップｇのみに依存し位置Ｘには依存していないため、即ち上記（９）式の振幅Ｖｓようなsin(k(X−α)の項を含まないため、位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおいても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
Ｖｓ´＝K(g(X))・I    ・・・（１３）
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部２１では、スケール２のスケール側コイル５から入力したアナログ値の誘起電圧Ｖ´を、デジタル値に変換する。
振幅値取得部２２では、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換された誘起電圧Ｖ´から、当該誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´の値を取得し、この振幅Ｖｓ´を出力する。
【００４２】
そして、作業員は演算回路１５（振幅値取得部２２）から出力される振幅Ｖｓ´が、規定範囲内のギャップｇに対応する規定の範囲内の振幅値か否かを確認する。その結果、振幅Ｖｓ´が規定の範囲内でなければ、ギャップｇを設定し直した後、再度上記のギャップ調整処理を行って、演算回路１５（振幅値取得部２２）から出力される振幅Ｖｓ´が、規定の範囲内か否かを確認する。かくして、ギャップｇが規定範囲内に設定される。
【００４３】
なお、このギャップ調整はスケール２のいずれか１箇所のスケール位置Ｘでのみ行うようにしてもよく、スライダ１とスケール２の相対的な傾斜やスケール２のうねりなどが原因でスケール位置Ｘに応じてギャップｇが変化しているおそれがある場合などにはスケール２の全ストロークに亘って行うようにしてもよい。
【００４４】
以上のように、本実施の形態例のリニア形スケールによれば、第１の一次側コイルである第１スライダ側コイル３と第２の一次側コイルである第２スライダ側コイル４とを備えた一次側部材であるスライダ１と、二次側コイルであるスケール側コイル５を備え且つスライダ１に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材であるスケール２とを有し、且つ、スライダ１とスケール２とが相対的に移動可能（この場合にはスライダ１が直線的に移動可能）な検出部１１と、この検出部１１を制御する制御部１２とを備えたリニア形スケールにおいて、制御部１２では、位置検出時（位置検出モード時）には、第１スライダ側コイル３に上記（６）式の第１励磁電流Ｉｓを流し、第２スライダ側コイル４に上記（７）式の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、スケール側コイル５に上記（８）式の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて検出部１１の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時（ギャップ調整モード時）には、第１スライダ側コイル３に上記（１０）の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、第２スライダ側コイル４に上記（１１）の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、スケール側コイル５に上記（１２）の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流（上記（６）式，（７）式）からギャップ調整用の励磁電流（上記（１１）式，（１２）式）に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。
【００４５】
なお、本発明は特にリニア形スケールに適用して有用なものであるが、必ずしもこれに限定するものではなく、ロータリ形スケールにも適用することができる。
図示は省略するが、ロータリ形スケールの概要について説明すると、ロータリ形スケールは検出部と、この検出部を制御する制御部とを備えている。ロータリ形スケールの検出部は従来のロータリ形スケールの検出部と同様の構成であり、一次側部材としてのステータと、二次側部材としてのロータとを有している。
固定部であるステータは、第１の一次側コイルとしての第１ステータ側コイルと、第２の一次側コイルとしての第２ステータ側コイルとを有している。回転部であるロータは、二次側コイルとしてのロータ側コイルを有している。これらのコイルはジグザグ状に折り返され且つ全体が円環状に形成されている。ステータ（即ち第１ステータ側コイル及び第２ステータ側コイル）と、ロータ（即ちロータ側コイル）は、これらの間に規定範囲内のギャップを保持した状態で平行に向かい合わせに配置されており、相対的に移動可能（この場合にはロータが回転可能）になっている。また、第１ステータ側コイルと第２ステータ側コイルは、ロータ側コイルとの位置関係が１／４ピッチずれている。
かかる検出部に対して制御部では、上記リニア形スケールの制御部１２と同様の制御を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は電磁誘導式位置検出器及び電磁誘導式位置検出方法に関するものであり、特にリニア形スケールのギャップ調整に適用して有用なものであるが、ロータリ形スケールのギャップ調整にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態例に係るリニア形スケールの機能を表すブロック図である。
【図２】前記リニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。
【図３】（ａ）はリニア形スケールのスライダとスケールを平行に向かい合わせにした状態を示す斜視図、（ｂ）は前記スライダと前記スケールを並べて示す図、（ｃ）は前記スライダと前記スケールの電磁結合度を示す図である。
【図４】従来のリニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１  スライダ
２  スケール
３  第１スライダ側コイル
４  第２スライダ側コイル
５  スケール側コイル
１１  検出部（スケール部）
１２  制御部
１３  第１励磁電源
１４  第２励磁電源
１５  演算回路
１６  ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号
２１  Ａ／Ｄ変換部
２２  振幅値取得部
２３  位置変化量演算部
２４  励磁電流波形形成部
【図１】
2010145086.tif 000003
【図２】
2010145086.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010145086.tif 000006