(57)【要約】  検出素子（２）と切り換えて検出信号処理回路（３）に接続された場合に、検出対象物１が特定位置にあるときの検出素子２の検出信号と同じ値の信号を検出信号処理回路（３）に出力する抵抗値を持ち温度変化の影響を受ける抵抗からなる疑似検出素子（４）を設ける。疑似検出素子（４）を接続した状態での、基準温度での検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）を記憶していて、検出信号処理回路に疑似検出素子（４）を接続した状態での現在の温度での検出信号処理回路の位置検出値（Ｒａ）と前記基準温度での前記位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、検出信号処理回路（３）に検出素子（２）を接続した状態での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値を前記差（Ｒａ−Ｒｒ）によって補正する温度補償処理手段（６）を設ける。
2013153892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物に対する相対的な位置の変化に対応する検出信号を出力する位置検出素子と、
この位置検出素子の出力した検出信号を処理して位置検出値の信号を出力する検出信号処理回路と、
前記位置検出素子から切り換えられて前記検出信号処理回路に接続される疑似検出素子であって、前記検出信号処理回路に接続されると、前記検出対象物が特定位置にあるときの前記位置検出素子の検出信号と同じ値の信号を前記検出信号処理回路に出力する定数を持ち温度変化の影響を受ける抵抗からなる疑似検出素子と、
前記検出信号処理回路に対して前記位置検出素子と疑似検出素子との間で接続を切り換える接続切換手段と、
前記検出信号処理回路に前記疑似検出素子を接続した状態における、定められた基準温度での前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒｒ）を記憶する記憶手段と、
前記検出信号処理回路に前記位置検出素子を接続して位置を検出するよりも前または後の、前記検出信号処理回路に前記疑似検出素子を接続した状態での前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒａ）と前記記憶手段に記憶された前記位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、前記検出信号処理回路に前記位置検出素子を接続した状態での前記検出信号処理回路の位置検出値を、前記差（Ｒａ−Ｒｒ）を基に補正する温度補償処理手段とを備えた位置検出器。
【請求項２】
前記疑似検出素子は複数個あって、前記複数の疑似検出素子またはそれらの複数の組合せは、それぞれ、前記検出対象物が複数の特定位置にあるときの前記位置検出素子の検出信号のそれぞれと同じ値の信号を前記検出信号処理回路に出力する定数を持ち、
前記記憶理手段は、前記各特定位置毎に、前記疑似検出素子を接続した状態における、定められた基準温度での前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒｒ）を記憶し、
前記温度補償処理手段は、前記検出対象物の位置を前記各特定位置がそれぞれ基準となるように区分した区分範囲毎に、その区分範囲の基準である特定位置についての前記記憶手段に記憶された前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒｒ）を用いて、前記検出信号処理回路に前記疑似検出素子を接続した状態での前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒａ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、この計算した差を前記補正に用いる請求項１記載の位置検出器。
【請求項３】
前記検出対象物は直線上を移動し、前記検出信号処理回路は前記直線上の位置の位置検出値の信号を出力する請求項１または請求項２に記載の位置検出器。
【請求項４】
前記位置検出素子が磁気式の検出素子である請求項１または２に記載の位置検出器。
【請求項５】
前記検出信号処理回路と、前記疑似検出素子と、前記温度補償処理手段とが、同じ回路基盤上に設けられた請求項１または２に記載の位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１２年４月１３日出願の特願２０１２−０９１８８５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
【技術分野】
【０００２】
この発明は、工作機械またはその他各種の機器に用いられて直線位置、回転位置、傾斜位置等を検出する位置検出器に係り、特に、検出信号処理回路の温度補償機能を備えた位置検出器に関する。
【背景技術】
【０００３】
旋盤等の工作機械において、機台の熱変位を検出するためなどに、高精度な変位センサ等の直線位置を検出する位置検出器を用いることがある。位置検出器は、一般的に、検出対象物の位置の変化に対応する検出信号を出力する検出素子と、この検出素子の出力した検出信号を処理して位置検出値の信号を出力する検出信号処理回路とで構成される。前記検出素子として、磁気式のものでは、コイル、ＭＩ素子（磁気インピーダンス素子）、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）、ホール素子等がある。【０００４】
これらの検出素子は、特性が温度変化に影響されるため、その温度補償回路を設けることが種々提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２１２０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出素子の温度補償回路を設けた上記提案例（特許文献１，２）は、検出素子自体の温度特性は補償できるが、検出信号処理回路の温度補償は行えない。高精度な検出のためには、検出信号処理回路の温度補償が必要となる。【０００７】
検出信号処理回路を含めた温度補償の手法としては、検出信号処理回路の基板に温度センサを実装し、これより得られる温度検出値を、温度と補正値とを対応して記録したテーブルと照合し、回路の温度特性をキャンセルする手法がある。【０００８】
しかし、検出信号処理回路は、この回路の構成部品である抵抗、コンデンサ等の個々の回路素子につき、固体差となるバラツキがあるため、正確な補償が行えない。すなわち、上記テーブルは、同一機種の検出信号処理回路について共通のものとして作成される。しかし、同一機種の検出信号処理回路であって、回路の構成部品にも同一機種の部品を用いたとしても、その同一機種の構成部品の相互間でバラツキがあり、このような回路構成部品の固体差を、共通のテーブルでは補償することができない。【０００９】
検出信号処理回路に、機種毎ではなくて一台ずつにつき前記テーブルを作成すれば、正確な温度補償が行える。しかし、前記テーブルは、個々の検出信号処理回路につき、温度変化させながら実測して、温度毎の補正値を計算して作成することになるため、多大な過程が必要となって、コスト高になり、量産品の位置検出器として現実的ではない。【００１０】
この発明の目的は、検出信号処理回路の個々の構成部品の固体差となるバラツキを反映させた温度補償が行えて、高精度な検出が行える位置検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。【００１２】
この発明の一構成にかかる位置検出器は、検出対象物（１）に対する相対的な位置の変化に対応する検出信号を出力する位置検出素子（２）と、
この検出素子（２）の出力した検出信号を処理して位置検出値の信号を出力する検出信号処理回路（３）と、
前記位置検出素子（２）から切り換えられて前記検出信号処理回路（３）に接続される疑似検出素子であって、前記検出対象物（１）が特定位置にあるときの前記位置検出素子（２）の検出信号と同じ値の信号を前記検出信号処理回路（３）に出力する定数（抵抗値）を持ち温度変化の影響を受ける抵抗からなる疑似検出素子（４）と、
前記検出信号処理回路（３）に対して前記位置検出素子（２）と疑似検出素子（４）との間で接続を切り換える接続切換手段（５）と、
前記検出信号処理回路（３）に前記疑似検出素子（４）を接続した状態における、定められた基準温度での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）を記憶する記憶手段（６ａ）と、前記検出信号処理回路（３）に前記位置検出素子（２）を接続して位置を検出するよりも前または後の、前記検出信号処理回路（３）に前記疑似検出素子（４）を接続した状態での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒａ）と前記記憶手段（６ａ）に記憶された前記位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、前記検出信号処理回路（３）に前記位置検出素子（２）を接続した状態での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値を、前記差（Ｒａ−Ｒｒ）を基に補正する温度補償処理手段（６）とを備える。なお、この位置検出器は、検出対象物（１）の位置が変化する場合と、検出素子（２）側が動く場合のいずれであっても、適用することができる。【００１３】
なお、「前記検出信号処理回路（３）に前記位置検出素子（２）を接続して位置を検出するよりも前または後」における「前または後」とは、位置検出素子（２）を接続して位置を検出する時点における検出信号処理回路（３）の温度と、ほぼ同一の温度を検出信号処理回路（３）が示す程度の時間的前後範囲を含む。ただし、好ましくは、直前または直後である。【００１４】
この構成によると、次のように温度補償が行える。
疑似検出素子（４）は抵抗であって、検出対象物（１）が特定位置にあるときの前記検出素子（２）の検出信号と同じ値の信号を前記検出信号処理回路（３）に出力する定数（抵抗値）を持つ。温度補償処理手段（６）には、位置検出器としての実使用よりも前に、接続切換手段（５）を疑似検出素子（４）側に接続した状態での基準温度での検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）が記憶されている。【００１５】
実使用時には、例えば、各計測に先立って前記接続切換手段（５）を疑似検出素子（４）側に切り換えた状態での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒａ）を得る。実使用時の外気温が何度であるかは不明であるが、この計測に先立った前記位置検出値（Ｒａ）と、記憶されている前記基準温度での位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）が、検出信号処理回路（３）における温度に起因した誤差と判断される。【００１６】
この計測に先立つ疑似検出素子（４）での位置検出値（Ｒａ）を得た後、接続切換手段（５）を位置検出素子（２）側に切り換えて、検出対象物（１）の位置検出値を得る。前記温度補償処理手段（６）は、補正演算として、この位置検出値から前記温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）を差引き、この位置検出器としての位置検出値を出力する。この補正演算は、前記温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）をそのままの値で差し引くようにしても、この温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）に係数を掛けるなどの処理を行った値を差し引くようにしても良い。【００１７】
なお、疑似検出素子（４）での位置検出値（Ｒａ）を得る処理は、必ずしも計測に先立って行わなくても良く、検出素子（２）を用いて位置検出を行った後に行い、温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）を差引く処理を行っても良い。【００１８】
このように、疑似検出素子（４）の使用によって温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）を求めて補正演算を行うことで、検出信号処理回路（３）上で生じる温度変化に影響されない正しい位置検出値を得ることができる。すなわち、検出信号処理回路（３）のいずれかの構成部品に温度に対する影響のバラツキがあっても、どの構成部品にどのようなバラツキがあるかに係わらずに、検出信号処理回路（３）の個々の構成部品の固体差となるバラツキを反映させた検出信号処理回路（３）の全体としての温度補償が行えて、高精度な検出が行える。このため、位置検出器の一個ずつに温度補償用の多大なデータを持つテーブルを持つ必要がなく、前記特定位置での位置検出値（Ｒａ）を持っておれば温度補償でき、量産性にも優れる。【００１９】
なお、上記の温度補償は、疑似検出素子（４）に温度による影響のバラツキがあると不正確となるが、疑似検出素子（４）は前記特定位置にあるときの検出素子の検出信号と同じ値の信号が得られるものであれば良くて、位置変化に対する出力変化が不要な部品であり、また抵抗であるため、温度変化に対する影響につき線形性に優れたものが市販品から容易に入手できる。また、線形性が多少低くても、バラツキが少なくて精度良くリニアライズできるものが入手できる。そのため、このような部品を選んで使用することにより、精度の良い温度補償が可能である。【００２０】
好ましい実施形態において、前記疑似検出素子（４）が複数あって、前記複数の疑似検出素子またはそれらの複数の組合せは、それぞれ、前記検出対象物（１）が複数の特定位置にあるときの前記位置検出素子の検出信号のそれぞれと同じ値の信号を前記検出信号処理回路（３）に出力する定数（抵抗値）を持ち、前記記憶手段（６ａ）は、前記各特定位置毎に、前記疑似検出素子（４）を接続した状態における、定められた基準温度での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）を記憶し、前記温度補償処理手段（６）は、前記検出対象物（１）の位置を前記各特定位置がそれぞれ基準となるように区分した区分範囲毎に、その区分範囲の基準である特定位置についての前記記憶手段に記憶された前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）を用いて、前記検出信号処理回路に前記疑似検出素子を接続した状態での前記検出信号処理回路の位置検出値（Ｒａ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、この計算した差を前記補正に用いるようにしてもよい。なお、前記位置検出素子（２）として、前記検出対象物（１）の位置の区分毎に別の位置検出素子（２）を用いても良く、その場合、各位置検出素子（２）に切り換えて接続する疑似検出素子（４）をそれぞれ設ける。【００２１】
位置検出器としての検出可能範囲の区分毎に異なる位置検出素子（２）が用いられていて、位置検出素子（２）間で特性のバラツキがあったり、前記検出可能範囲の全体を一つの位置検出素子（２）で検出するように構成されていてもその位置検出素子（２）の位置検出の出力特性の線形性が低い場合がある。このような場合、各位置検出素子（２）が担当する区間毎、または位置検出素子（２）の特性が異なる区間毎に、特定位置にあるときの、前記定められた基準温度での前記検出信号処理回路（３）の位置検出値（Ｒｒ）をそれぞれ記憶しておくと、より一層精度の良い温度補償が行える。【００２２】
好ましい実施形態において、前記検出対象物（１）は直線上を移動し、前記検出信号処理回路（３）は前記直線上の位置の位置検出値の信号を出力するものであっても良い。【００２３】
直線上の位置検出値を得る位置検出器は、工作機械用途、およびその他の用途で、高精度な検出精度が求められる用途が多い。そのため、温度補償機能がより効果的に発揮される。【００２４】
好ましい実施形態において、前記検出対象物が磁石または強磁性体であり、前記位置検出素子（２）が磁気式の検出素子であっても良い。磁気式の検出素子としては、コイルの他、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子、ホール素子等であっても良い。【００２５】
磁気式の位置検出器は、光学式に比べて汚れ等に対して強く、工作機械用途、および他の用途で、精度の良い位置検出器が求められている。そのため、この発明の温度補償機能がより効果的に発揮される。【００２６】
好ましい実施形態において、前記検出信号処理回路（３）と、前記疑似検出素子（４）と、前記温度補償処理手段（６）とが、同じ回路基板上に設けられていても良い。【００２７】
前記検出信号処理回路（３）と前記疑似検出素子（４）とが同じ回路基板上に設けられていると、疑似検出素子（４）が検出信号処理回路（３）とより酷似した温度環境に置かれることなり、検出信号処理回路（３）の温度補償がより一層精度良く行える。また、前記検出信号処理回路（３）、疑似検出素子（４）、および温度補償処理手段（６）が同じ回路基盤上に設けられていると、位置検出器の組立性および、回路部分の生産性にも優れる。【００２８】
請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
【図１】この発明の第１の実施形態に係る位置検出器の概念構成を示すブロック図である。
【図２】図１の位置検出器における、温度補償を行う手段を省いた概念構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図１の位置検出器の検出器本体の断面図である。
【図３Ｂ】そ図３Ａの位置検出器による位置検出値の出力の説明図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、図１の位置検出器におけるコンバレータの処理の説明図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る位置検出器における検出素子、疑似検出素子、切換手段等を示す電気回路図である。
【図６】図５の位置検出器における温度補償処理手段の行う処理の流れ図である。
【図７】図５の位置検出器における位相角とスイッチ制御出力部のオンオフ状態の関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
この発明の第１の実施形態に係る位置検出器を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態に係る位置検出器は、磁気式の直線位置検出器である。この位置検出器は、検出対象物１の位置の変化に対応する性状変化を生じて検出信号を出力する検出素子２と、検出信号処理回路３とを備えた位置検出器において、疑似検出素子４と、接続切換手段５と、温度補償処理手段６とを設けて構成される。
【００３１】
図３Ａに示すように、検出対象物１は、例えば、鋼棒等の強磁性体のロッドからなり、長さ方向の一定間隔おきの部位に太径部１ａを有する。検出素子２は、検出対象物１を囲むリング状のコイルからなり、互いに同じ形状で同じ巻き数の検出素子２（Ｌｃ＋，Ｌｓ＋，Ｌｃ−，Ｌｓ−）が、検出対象物１の軸方向に密に４個並べて円筒状に設けられ、これらの検出素子２を収めた検出ヘッドハウジング（図示せず）と共に円筒状の検出ヘッド部７を構成する。ロッドからなる検出対象物１は、検出ヘッド部７内を軸方向に進退自在なように、前記検出ヘッドハウジングに設置され、検出ヘッド部７と検出対象物１とで検出器本体８を構成する。４個の検出素子２の並び幅Ｌａと、検出対象物１の太径部１ａのピッチＬとは、互いにほぼ同じ寸法とされている。検出対象物１は、例えばいずれか一方の端面が、この位置検出器で位置検出する被検出物に接触させる被検出物接触部となる。前記コイルからなる検出素子２は、強磁性体からなる検出対象物１の太径部１ａの軸方向位置によってインピーダンスが変化する。
【００３２】
図２は、図１から温度補償に係る各手段を省略し、検出信号処理回路３の構成例を追加した図である。図２において、各コイルからなる検出素子２は、それぞれバランス用抵抗９と直列に接続されている。これら各直列接続回路が、励磁生成回路１０の出力の正相配線１１ａと逆相配線１１ｂとの間に並列に接続されている。前記各直列接続回路における検出素子２とバランス用抵抗９の間の部分に接続された出力取出部１２から、各検出素子２の検出信号が出力される。検出素子２の出力は、励磁生成回路１０から印加された交流信号の基準電圧に対する、検出素子２のインピーダンスとバランス用抵抗９の抵抗値との分圧であり、検出素子２の性状変化であるインピーダンス変化が出力として得られる。
【００３３】
検出信号処理回路３は、前記励磁生成回路１０と、アナログ回路部３Ａとディジタル処理部３Ｂとで構成される。ディジタル処理部３Ｂは、周期生成部１３と位相差検出手段１４とを有する。周期生成部１３は、励磁信号生成用の基準クロックを生成して出力する手段である。前記励磁生成回路１０は、この周期信号に従って、定められた波形、例えばサイン波の交流信号を出力して各検出素子２を励磁する。
【００３４】
アナログ回路部３Ａは、増幅・演算段１５と、フィルタ段１６と、コンパレータ段１７と、位相シフト段１８とで構成される。前記４つの検出素子２は、その並びの１個おきの２個ずつが１組とされて２組のコイル組（Ｌｃ＋とＬｃ−の組，Ｌｓ＋とＬｓ−の組）を構成しており、各組の検出素子２の出力取出部１２が、差動結線されて前記増幅・演算段１５の各差動増幅器１５ａに入力される。これら差動増幅器１５ａの２つの差動増幅出力のうち、一方の差動増幅出力については、位相シフト段１８の９０°位相シフト手段１８ａにより位相シフトされ、この位相シフト後の値と他方の差動増幅出力とが２つの合成手段１９でそれぞれ合成される。その各合成結果が、フィルタ段１６の各フィルタ回路１６ａを通して、コンパレータ段１７の各コンパレータ１７ａに入力される。フィルタ回路１６ａは、信号周波数以外のノイズを除去する。フィルタ回路１６ａは複数段設けられていても良い。差動増幅器１５ａおよびフィルタ回路１６ａは、図中の下部に示すように、それぞれ演算増幅器２５と抵抗とにより、および演算増幅器２５と抵抗とコンデンサとにより構成される。
【００３５】
コンパレータ１７ａは、フィルタ回路１６ａから入力された図４（Ａ）のような交流波形の信号を、設定電圧（例えば、電圧零）と比較し、図４（Ｂ）に示すように、設定電圧以上の部分をハイレベルとする方形波に変換する。
【００３６】
ディジタル処理部３Ｂにおける位相差検出手段１４は、上記のようにコンパレータ１７ａから出力される方形波の立ち上がりエッジを監視し、その立ち上がりエッジの位相と、周期生成部１３で発生した基準クロックの位相（ωｔ＝０）とを比較し、位相差をディジタライズして位置検出信号として出力する。
【００３７】
すなわち、周期生成部１３で発生した基準クロックに従って励磁生成回路１０が交流励磁信号を創成し、検出素子２に印加する。検出素子２のインピーダンスは、検出対象物１の軸方向位置によって、その太径部１ａの位置変化のために変化する。このインピーダンスの変化は、検出素子２とバランス用抵抗９との間の出力取出部１２から出力される信号の電圧波形の変化として表れる。この電圧波形の変化は、コンパレータ１７ａから出力される方形波の立ち上がりエッジの位相の変化として位相差検出手段１４に入力される。このため、上記方形波の立ち上がりエッジの位相と基準クロックの位相とを比較することにより、検出対象物１の位置検出値が得られる。
【００３８】
数式で示すと、励磁信号Ａ・sinωｔを、コイルからなる４つの各検出素子２に印加すると、２つの差動増幅器１５ａからは、波高値の異なる二つの信号ａ・sinｘ・sinωｔと、ａ・cosｘ・cosωｔが得られる。ｘは、検出対象物１の軸方向位置である。一方の出力信号ａ・sinｘ・sinωｔについては、９０°位相シフト手段１８ａで９０°位相がシフトされてａ・sinｘ・cosωｔとされる。これら２つの信号を回路上で加法定理に基づき合成してａ・sin(ωｔ＋ｘ）と、ａ・sin(ωｔ−ｘ）が得られる。こうして得られた信号を、コンパレータ１７ａを通した後、位相差検出手段１４により、基準となる励磁信号Ａ・sinωｔの生成用信号ωｔ＝０°と比較すると、ｘ分だけ位相がずれた信号が得られる。この位相のずれが検出対象物１の位置検出値として、位相差検出手段１４から出力される。この出力は、例えば図３Ｂに示すように、前記ピッチＬが３６０°となる周期の位相信号として出力される。
【００３９】
上記基本構成の位置検出器において、図１に示すように、固定抵抗からなる疑似検出素子４を設けると共に、接続切換手段５と、温度補償処理手段６とを設ける。
接続切換手段５は、それぞれ個々の疑似検出素子４を検出素子２と切り換えて接続する複数の切換スイッチ５ａからなる。切換スイッチ５ａはアナログスイッチ等からなる。
【００４０】
各疑似検出素子４は、各検出素子２と置き換えて使用される素子であり、前記接続切換手段５の各切換スイッチ５ａを介して各検出素子２から切り換えられると、励磁生成回路１０の出力の正相配線１１ａと逆相配線１１ｂとの間に並列に接続される。具体的には、疑似検出素子４の一端（正相側端）は、疑似検出素子４の励磁入力側端と同じく、励磁生成回路１０の出力のプラス側配線１１ａに接続され、他端（逆相側端）が、前記出力取出部１２に対して、切換スイッチ５ａを介して検出素子２と切換可能に接続される。
【００４１】
各疑似検出素子４は、検出素子２と切り換えて前記検出信号処理回路３に接続された場合に、検出対象物１が特定位置にあるときの前記検出素子４の検出信号と同じ値の信号を前記検出信号処理回路３に出力する定数、つまり抵抗値を持つ。前記特定位置は、検出対象物１の位置を検出可能な可動範囲の何処であっても良い。
【００４２】
温度補償処理手段６は、基準温度時検出値記憶６ａと、補正演算部６ｂと、補正・計測モード切換部６ｃとを有する。
基準温度時検出値記憶６ａには、検出信号処理回路３に疑似検出素子４を接続した状態での、定められた基準温度での検出信号処理回路３の位置検出値（Ｒｒ）を記憶させておく。この位置検出値（Ｒｒ）は、例えば試験により実測して得られた値を記憶させる。この記憶させる処理は、この位置検出器の実使用よりも前に行う。前記「定められた基準温度」は、この位置検出器を使用する任意の環境温度とされる。
【００４３】
補正・計測モード切換部６ｃは、前記接続切換手段５の各切換スイッチ５ａを、定められた条件に従って、検出素子２に接続される状態と疑似検出素子４に接続される状態との間で切り換える手段である。前記の定められた条件は、例えば、計測開始時や、その後の１分置き、数分置き、または１時間置毎に、一時的に疑似検出素子４に接続される状態とするなど、時間による条件であっても、またこの位置検出器を装備した工作機械等の機器から与えられる制御命令に従って切換を行うようにしても良い。
【００４４】
補正演算部６ｂは、現在温度である前回の、検出信号処理回路３に疑似検出素子４を接続した状態での検出信号処理回路３の位置検出値（Ｒａ）を記憶しておいて、基準温度時検出値記憶６ａに記憶されている位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）を計算し、位相差検出手段１４から出力される実際の位置検出値、つまり検出信号処理回路３に検出素子２を接続した状態での検出信号処理回路３の位置検出値を、前記差（Ｒａ−Ｒｒ）を基に補正する手段である。この差（Ｒａ−Ｒｒ）は、そのまま用いて補正しても、また係数を掛けるなどの処理を施し用いてもよい。
【００４５】
前記温度補償手段６は、検出信号処理回路３のディジタル処理部３Ｂを構成する周期生成部１３および位相差検出手段１４と共に、制御判定部２１を構成する。この制御判定部２１は、カスタムＡＩＳＣ（特定用途に特化して製造された集積回路）、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（フィールド  プログラマブル  ゲート  アレイ）等の電子部品で構成される。この制御判定部２１を構成する電子部品と、前記アナログ回路部３Ａと、疑似検出素子４とは、同じ回路基板（図示せず）上に実装されている。
【００４６】
上記構成の作用を説明する。温度補償の対象となる部分はアナログ回路部３Ａである。上記のように、疑似検出素子４は抵抗であって、検出対象物１が特定位置にあるときの検出素子２の検出信号と同じ値の信号を検出信号処理回路３に出力する抵抗値を持つ。温度補償処理手段３の基準温度時検出値記憶６ａには、位置検出器としての実使用よりも前に、接続切換手段５を疑似検出素子４側に接続した状態での基準温度での検出信号処理回路３の位置検出値（Ｒｒ）が記憶されている。
【００４７】
実使用時には、各計測に先立って、接続切換手段５を疑似検出素子４側に接続した状態での検出信号処理回路３の位置検出値（Ｒａ）を得る。例えば、数分置きに疑似検出素子４を接続して位置検出値（Ｒａ）を得る。実使用時の外気温が何度であるかは不明であるが、この計測に先立った位置検出値（Ｒａ）と、記憶されている前記基準温度での位置検出値（Ｒｒ）との差（Ｒａ−Ｒｒ）が、検出信号処理回路３における温度に対する誤差となる。
【００４８】
検出素子２を用いて計測すると、位相差検出手段１４から、検出対象物１の位置検出値が出力される。温度補償処理手段６ａは、補正演算として、位相差検出手段１４から出力された位置検出値から前記温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）を差引き、この位置検出器としての位置検出値を出力する。
【００４９】
このように、疑似検出素子４の使用によって温度誤差（Ｒａ−Ｒｒ）を求めて補正演算を行うことで、検出信号処理回路３上で生じる温度変化による誤差をキャンセルした正しい位置検出値を得ることができる。すなわち、検出信号処理回路３のいずれかの構成部品に温度に対する影響のバラツキがあっても、どの構成部品にどのようなバラツキがあるかに係わらずに、検出信号処理回路３の個々の構成部品の固体差となるバラツキを反映させた検出信号処理回路３の全体としての温度補償が行えて、高精度な検出が行える。このため、位置検出器の一個ずつに温度補償用の多大なデータを持つテーブルを持つ必要がなく、前記特定位置での位置検出値（Ｒａ）を持っておれば温度補償できて、量産性にも優れる。
【００５０】
なお、上記の温度補償は、疑似検出素子４に温度による影響のバラツキがあると不正確となるが、疑似検出素子４は前記特定位置にあるときの検出素子２の検出信号と同じ値の信号が得られるものであれば良くて、位置変化に対する出力変化が不要な部品であり、また抵抗であるため、温度変化に対する影響につき線形性に優れたものが市販品から容易に入手できる。また、線形性が多少低くても、ばらつきが少なくて精度良くリニアライズできるものが入手できる。そのため、このような部品を選んで使用することにより、精度の良い温度補償が可能である。
【００５１】
この実施形態は、直線位置を検出する位置検出器であるが、直線上の位置検出値を得る位置検出器は、工作機械用途およびその他の用途で、高精度な検出精度が求められる用途が多い。そのため、温度補償機能がより効果的に発揮される。
【００５２】
また、前記検出素子２が磁気式の検出素子となるコイルであり、コイルは温度変化に対する線型性が低いため、通常の方法では検出信号処理回路３の温度補償を行うことが難しいが、この実施形態では抵抗からなる疑似検出素子４を用いるため、簡単に精度良く温度補償が行える。また、磁気式の位置検出器は、光学式に比べて汚れ等に対して強く、工作機械用途および他の用途で、精度の良い位置検出器が求められている。そのため、温度補償機能がより効果的に発揮される。
【００５３】
前記検出信号処理回路３と疑似検出素子４とは同じ回路基板上に設けられているため、疑似検出素子４が検出信号処理回路３と酷似した温度環境に置かれることなり、検出信号処理回路３の温度補償がより一層精度良く行える。また、検出信号処理回路３、疑似検出素子４、および温度補償処理手段６が同じ回路基板上に設けられているため、この位置検出器の組立性および、回路部分の生産性にも優れる。
【００５４】
図５〜図７と共に、この発明の第２の実施形態につき説明する。この実施形態は、特に説明した事項の他は、図１〜図４と共に前述した第１の実施形態と同じである。
【００５５】
この実施形態は、温度補償を行う手段を除く構成は、第１の実施形態と同じであって、検出対象物１のストローク範囲で検出素子２の特性の変わる区分毎に、検出対象物１の基準温度での疑似検出素子４による位置検出値（Ｒｒ）を記憶する特定位置を複数箇所としている。具体的には、４つある個々の各検出素子２の区分毎に、基準温度での疑似検出素子４による位置検出値（Ｒｒ）を記憶するようにしており、４つの位置の各検出素子２で検出される３６０°の検出範囲のうち、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相角となる各位置が、それぞれ前記特定位置となる。
【００５６】
この実施形態は、疑似検出素子４および接続切換手段５については第１の実施形態と同じであり、図５における右端の４つの第１の切換スイッチ５ａが前記接続切換手段５になるが、疑似検出素子４と接続切換手段５となる各切換スイッチ５ａとの間に、範囲切換用の、第２の切換スイッチ２２ａ〜２２ｄ，および第３の切換スイッチ２３ａ〜２３ｄを設けている。
【００５７】
図５において、４個の各コイルからなる検出素子２は、一端側（ＣＮ１側）の端子が、図２の励磁生成回路１０のプラス側端子に接続され、他端の端子が、図５の右端の切換スイッチ５ａを介して、符号ＣＮ２で示した前記出力取出部１２における、Ｓ＋出力部、Ｓ−出力部、Ｃ＋出力部、およびＣ−出力部に接続される。前記右端の切換スイッチ５ａは、前記検出素子２と疑似検出素子４との接続を切り換える接続切換手段５となる。
【００５８】
抵抗からなる疑似検出素子４は、４個の各検出素子２に対して２個ずつ（合計８個）設けられ、選択的に使用される。各検出素子２に対する２個の疑似検出素子４は互いに抵抗値が異なる。これらの疑似検出素子４を、選択用の第２の切換スイッチ２２ａ〜２２ｄ、および第３の切換スイッチ２３ａ〜２３ｄで選択して接続することにより、前記０°、９０°、１８０°、２７０°の位相角となる特定位置が選択される。図の左の４個の第２の切換スイッチ２２ａ〜２２ｄにより、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相角を２箇所ずつの２組に分けたいずれの組であるかが選択され、図の右側の第３の切換スイッチ２３ａ〜２３ｄにより、選択された組の中のいずれを採るかが選択される。これにより、前記４つのうちの任意の位相角が選択される。
【００５９】
前記各切換スイッチ５ａ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄは、いずれもアナログスイッチからなり、組分けして接続されたスイッチ制御出力部ＣＯＮＴ１〜４のオンオフ（レベルのハイ，ロー）によって切換られる。各切換スイッチ５ａ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄは、いずれも、接続されたスイッチ制御出力部ＣＯＮＴ１〜４がオンとなると、ＳＡ端子側に接続され、オフになるとＳＢ端子側に接続される。
【００６０】
スイッチ制御出力部ＣＯＮＴ１〜４のオンオフによりどの位相角を選択するか、および検出素子２側（コイル側）を選択するか否かは、図７に示す組み合わせのとおりである。同図において、「０」はオフ（ローレベル）、「１」はオン（ハイレベル）である。同図において、「−」は、「０」もしくは「１」のどちらの状態でも可能（不問）を意味する。
【００６１】
スイッチ制御出力部ＣＯＮＴ１〜４のオンオフの切換は、図１の計測・補正モード切換部６ｃの制御により行われる。また、この実施形態における温度補償処理手段６の処理は、図６に流れ図で示す手順とされる。
【００６２】
図６につき説明する。計測の開始時に、温度補償処理手段６が持つタイマー（図示せず）を初期化し（ステップＳ１）、通常の計測を行う計測モードであるか、または現在の温度環境での疑似検出素子４による位置検出値を得るための補正モードであるか否か判定する（Ｓ２）。
【００６３】
通常の計測を行う計測モードと判定されると、通常計測モードをループする（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を経てＳ２に戻るループ）。補正モードに移行するのは、例えば、計測開始時の初回のルーチンと、その後の設定時間間隔（１分に１回、１時間に１回等）のときである。
【００６４】
ステップＳ２から補正モードに進行したときは、まず前記特定位置が位相角（電気相）０°相当値となるように、前記各切換スイッチ５ａ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄを切換えて、現在温度での位置検出値（Ｒａ）を得る（Ｓ６）。ついで、同様に、位相角９０°相当値、位相角１８０°相当値、位相角２７０°相当値の現在温度での位置検出値（Ｒａ）を順次得る（Ｓ７〜Ｓ９）。
【００６５】
この後、各基準温度での事前記録値である位置検出値（Ｒｒ）との差分（Ｒａ−Ｒｒ）を算出する（Ｓ１０）。すなわち、Ｓ７〜Ｓ９でそれぞれ求めた位相検出値（Ｒａ）から、事前記録値である位置検出値（Ｒｒ）をそれぞれ減算する。この差分は、検出信号処理３の温度環境によりその出力に変位として表れる誤差である。同図の実施形態では、４つの特定位置（位相角）での区別をするため、各基準温度での事前記録値（Ｒａ）を、「Ｃ＊＊＊ｒ」と示す。また、前記現在温度での位置検出値（Ｒａ）は、「Ｃ＊＊＊ｎ」と示し、差分（Ｒａ−Ｒｒ）を「Ｃ＊＊＊ｅ」と示す。なお、「＊＊＊」には、位相角０°、９０°、１８０°および２７０°にそれぞれ相当する「０００」、「０９０」、「１８０」および「２７０」が代入される。
【００６６】
ステップＳ２から計測モードに進行したときは、通常の検出回路、つまり検出素子２へ接続を切り換えて位置検出値（Ｄｎ）を得る（Ｓ３）。
【００６７】
この後、温度補償の差分の補正を行う（Ｓ４）。温度補償後の検出値を「Ｄｔ」として示す。この補正では、補正前の位置検出値（Ｄｎ）が第１象限（０°以上、〜９０°未満）にあるとき、第２象限（９０°以上、〜１８０°未満）にあるとき、第３象限（１８０°以上、〜２７０°未満）にあるとき、第４象限（２７０°以上、〜３６０°未満）にあるときは、それぞれ次のように補正する。
【００６８】
Ｄｎが第１象限にあるとき：
Dt＝Dn-｛C000e-(C090e-C000e)×（Dn-”0°での検出定義値”）／(90°幅相当検出量)｝
Ｄｎが第２象限にあるとき：
Dt＝Dn-｛C090e-(C180e-C090e)×（Dn-”90°での検出定義値”）／(90°幅相当検出量)｝
Ｄｎが第３象限にあるとき：
Dt＝Dn-｛C180e-(C270e-C180e)×（Dn-”180 °での検出定義値”）／(90°幅相当検出量)｝
Ｄｎが第４象限にあるとき：
Dt＝Dn-｛C270e-(C000e-C270e)×（Dn-”270 °での検出定義値”）／(90°幅相当検出量)｝
【００６９】
なお、「”○°での検出定義値”」とは、「図３Ｂにおける0 °、90°、180°、270°の各出力の値」である。
「90°幅相当検出量」とは、「0°から90°まで出力が変化した時の検出量に相対する量」である。
【００７０】
この位置検出器を装備した装置の稼働が終了すると、すなわち１回の計測が終了すると、計測モードの判断ステップＳ２に戻る。この位置検出器の電源オフの後は、タイマーの初期化のステップ（Ｓ１）から再開する。
【００７１】
この実施形態の場合、上記のように特性の変わる区分毎に、具体的には各検出素子２に対応する象限毎等の区分毎に、特定位置にあるときの、前記定められた基準温度での前記検出信号処理回路の位置検出値Ｒｒ（Ｃ＊＊＊ｒ）（「＊＊＊」は位相）を記憶しておくため、各検出素子２の相互間での特性ばらつきがあっても適切な温度補償が行え、より一層精度の良い温度補償が行える。
【００７２】
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。例えば、上記各実施形態では、検出素子２がコイルである場合につき説明したが、検出素子２がＭＲ素子（磁気抵抗素子）、またはＭＩ素子（磁気インピーンス素子）、ホール素子等の半導体素子である場合、および検出素子２が磁気式以外の検出素子である場合にもこの発明を適用することができる。
【００７３】
また、検出素子２のＬｃ＋、Ｌｓ＋、Ｌｃ−、Ｌｓ−の各コイル個数は３個に限定されない。１個でも良いし５個でも良い。
また、上記実施形態では、直線位置検出を行う位置検出器としたが、この発明は、回転位置を検出する位置検出器、および傾斜角度位置を検出する位置検出器にも適用することができる。
【００７４】
したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
【符号の説明】
【００７５】
１…検出対象物
１ａ…太径部
２…検出素子
３…検出信号処理回路
３Ａ…アナログ回路部
３Ｂ…ディジタル処理部
４…疑似検出素子
５…接続切換手段
５ａ…第１の切換スイッチ
６…温度補償処理手段
６ａ…基準温度時検出値記憶部
６ｂ…補正演算部
６ｃ…補正・計測モード切換部
９…バランス用抵抗
１０…励磁生成回路
１２…出力取出部
１４…位相差検出手段
２２ａ〜２２ｄ…第２の切換スイッチ
２３ａ〜２３ｄ…第３の切換スイッチ
ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ４…スイッチ制御出力部
Ｌａ…並び幅
Ｌ…ピッチ
Ｒｒ…位置検出値
Ｒａ…位置検出値
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013153892.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
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