(57)【要約】【課題】ギャップ変動に応じて内挿誤差を検出し、検出位置を補正することを可能とする、電磁誘導式位置検出器を提供する。【解決手段】スケールコイル１０５に誘起される誘起信号のピークをサンプリングし、サンプリング信号を出力するサンプリング回路１９と、サンプリング信号に基づき同期検波信号を算出し、同期検波信号から検出位置を求め、検出位置に応じて励振振幅を算出し、励振回路１０６，１０７に出力する制御回路２０と、スライダコイル１０３，１０４にギャップ検出用励振信号を印加するギャップ検出用励振回路１１，１２と、サンプリング信号の平均を求め、各サンプリング信号の電圧から該平均を減算しその絶対値の和を計算し、該絶対値の和から前記検出位置による変化を排除する検出回路１３と、検出位置による変化が排除された前記絶対値の和に応じた補正量を計算し、検出位置に該補正量を加算して検出位置を補正する補正回路１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側コイルを備えた一次側部材と、二次側コイルを備えた二次側部材と、前記一次側コイルに励振信号を印加する励振回路とを有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記一次側コイルと前記二次側コイルとがギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号をサンプリングし、サンプリング信号を出力するサンプリング回路と、
前記サンプリング信号に基づき同期検波信号を算出し、該同期検波信号から検出位置を求め、該検出位置に応じて励振振幅を算出し、前記励振回路に出力する、制御回路と、
前記一次側コイルにギャップ検出用励振信号を印加する、ギャップ検出用励振回路と、
前記サンプリング信号の平均電圧を求め、各サンプリング信号の電圧から該平均電圧を減算し、その絶対値の和を計算し、さらに、該絶対値の和から前記検出位置による変化を排除する、ギャップ検出回路と、
前記検出位置による変化が排除された前記絶対値の和に応じた補正量を計算し、前記検出位置に該補正量を加算して検出位置を補正する、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項２】
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、検出位置θによる該絶対値の和Ｖａｂｓの変化を正規化したＶθを計算し、このＶθに基づき、該絶対値の和Ｖａｂｓから前記検出位置θによる変化を排除したＶｇａｐの計算を行う、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【請求項３】
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、予め備えてある、検出位置θによる該絶対値の和Ｖａｂｓの変化を正規化したＶθのテーブルに基づき、該絶対値の和Ｖａｂｓから前記検出位置θによる変化を排除したＶｇａｐの計算を行う、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【請求項４】
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、該絶対値の和Ｖａｂｓの中から、前記検出位置θが所定位置での値を取得し、この値をＶｇａｐとする、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【請求項５】
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、該絶対値の和Ｖａｂｓの値をＶｇａｐとする、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数であり、ω´＝ω／ｍ、かつ、ｍ＝４以上の自然数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【請求項６】
ｍを自然数とし、前記ω´を、ω´＝ω／ｍとする場合、
前記ギャップ検出回路は、
【数１】
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により、前記Ｖθを求め、
Ｖｇａｐ＝Ｖａｂｓ／Ｖθにより、前記Ｖｇａｐを求める
ことを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導式位置検出器。
ただし、
ａｂｓは、絶対値
ＰＩＴは、前記二次側コイルのピッチ
をそれぞれ示している。
【請求項７】
前記各誤差成分のうち、前記ギャップの変動に応じて変化する１つ以上の成分をまとめてδｘ、変化しない１つ以上の成分をまとめてδｙとすると、
前記ギャップ補正回路は、
Δｘ＝δｘ０＊Ｖｇａｐ０／Ｖｇａｐ、及び、Δｙ＝δｙ０により、前記補正成分振幅Δｘ及びΔｙをそれぞれ求め、
Ｈｘ＝Δｘ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｘ）、及び、Ｈｙ＝Δｙ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｙ）により、前記補正量Ｈｘ及びＨｙをそれぞれ求める
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の電磁誘導式位置検出器。
ただし、
ＰＩＴｘは、前記各誤差成分のうち前記δｘの各サイクルピッチ
ＰＩＴｙは、前記各誤差成分のうち前記δｙの各サイクルピッチ
をそれぞれ示している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導式位置検出器に関する。
【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における位置検出に適用される。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る。リニア形スケールは、工作機械のテーブルなどの移動体に設置されて、該移動体の直線的な移動位置を検出するものであり、ロータリ形スケールは、工作機械の回転テーブルなどの移動体（回転体）に設置されて、該移動体の回転位置（回転角度）を検出するものである。
【０００３】
リニア形スケール及びロータリ形スケールは、互いに平行に向かい合わせになるように配置され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１０の原理図に基づいて説明する。
【０００４】
図１０（ａ）は、リニア形スケールのスライダとスケールを互いに平行に向かい合わせになるように配置した状態を示す斜視図、図１０（ｂ）は、スライダとスケールを並べて示す模式図、図１０（ｃ）は、スライダとスケールの電磁結合度を示すグラフである。なお、ロータリ形スケールの検出原理もリニア形スケールと同様であり、ロータリ形スケールのステータとロータが、リニア形スケールのスライダとスケールにそれぞれ対応している。
【０００５】
図１０（ａ）（ｂ）に示すように、リニア形スケールの検出部１００は、一次側部材であるスライダ１０１と、二次側部材であるスケール１０２とを有している。
【０００６】
スライダ１０１は、可動部であり、第１の一次側コイルである第１スライダコイル１０３、及び、第２の一次側コイルである第２スライダコイル１０４を有している。スケール１０２は、固定部であり、二次側コイルであるスケールコイル１０５を有している。
【０００７】
コイル１０３，１０４，１０５はジグザグ状に折り返され（櫛形パターンとなっており）、全体が直線状に延伸して形成されている。また、スライダ１０１は、工作機械のテーブルなどの移動体に取り付けられて該移動体とともに直線的に移動する。スケール１０２は、工作機械のベッドなどの固定部に固定される。
【０００８】
図１０（ａ）に示すように、スライダ１０１（第１スライダコイル１０３及び第２スライダコイル１０４）と、スケール１０２（スケールコイル１０５）は、これらの間に所定のギャップ（図中ｇ）を保持した状態で、互いに平行に向かい合わせになるように配置されている。また、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、第１スライダコイル１０３と第２スライダコイル１０４は１／４ピッチずれている。さらに、図１０（ｃ）に示すように、第１スライダコイル１０３の（スケールコイル１０５との）電磁結合度はｃｏｓＸ、第２スライダコイル１０４の（スケールコイル１０５との）電磁結合度はｓｉｎＸ（Ｘ：スライダ１０１とスケール１０２の相対位置（移動体の移動位置））となっている。
【０００９】
図１１は、従来の電磁誘導式位置検出器を説明するブロック図である。図１１に示すように、従来の電磁誘導式位置検出器は、上述の検出部１００に加え、ｓｉｎ励振回路１０６、ｃｏｓ励振回路１０７、増幅回路１０８、フィルタ回路１０９、サンプリング回路１１０、及び、制御回路１１１を備えている。
【００１０】
ｓｉｎ励振回路１０６により、第１スライダコイル１０３へ励振信号「Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）」を、ｃｏｓ励振回路１０７により、第２スライダコイル１０４へ励振信号「−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）」を、それぞれ印加すると、スケール１０２に誘起される信号（誘起信号Ｖ）は、
Ｖ＝ｋ＊（Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｃｏｓＸ−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎＸ）＊ｓｉｎ（ωｔ）
＝ｋ＊Ｉ＊ｓｉｎ（θ−Ｘ）＊ｓｉｎ（ωｔ）
となる。
ただし、Ｉ：位置検出用励振信号の電流の大きさ、ω：位置検出用励振信号の周波数、ｔ：時間、θ：検出位置とする。
【００１１】
また、ｋはギャップによる信号伝達強度に係る係数を表す。ギャップが広くなればｋは小さくなり誘起信号Ｖは小さくなる。
【００１２】
増幅回路１０８では伝達信号をある一定の倍率で増幅し、フィルタ回路１０９では通常ローパスフィルタにより、位置検出用励振信号より高い周波数のノイズ成分をカットする。
【００１３】
サンプリング回路１１０は、誘起信号Ｖのピークをサンプリングし、制御回路１１１に出力する。
【００１４】
制御回路１１１は、サンプリング回路１１０においてサンプリングしたサンプリング信号の電圧値（サンプリング電圧）に基づき、Ｖ＝０となるようにθを制御する。この結果ｓｉｎ（θ−Ｘ）＝０、すなわち、θ＝Ｘとなり、係数ｋに関係なくスケール１０２とスライダ１０１との相対位置Ｘを検出することができる。
【００１５】
図１２は、誘起信号Ｖの検出について説明するグラフである。誘起信号Ｖの検出は、サンプリング回路１１０においてｓｉｎ波である誘起信号Ｖのピークをサンプリングし、制御回路１１１において同期検波する。ある時点でのサンプリング電圧をＶ（ｉ）とし、次のサンプリング電圧をＶ（ｉ＋１）とすると、誘起信号Ｖの同期検波信号Ｖｐは、「Ｖｐ＝[Ｖ（ｉ）＋（−Ｖ（ｉ＋１））]／２」となる。ここで同期検波とは、ある決まったサイクルでサンプリング信号を反転させ取得するデータのことで、同期検波信号Ｖｐは、誘起信号Ｖの位相によってはマイナスとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１４‐１５３２９４号公報
【特許文献２】特開２０１３‐１７４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したインダクトシン方式のスケールにおいて、一般に誤差として顕著に現れるのは、コイルピッチ周期の誤差であり、これを内挿誤差という。
【００１８】
内挿誤差は、信号の干渉、パターン幅、あるいは、パターンピッチに起因して発生し、スケールコイル１０５のピッチに同期した成分の誤差が発生する（例えば、スケールコイル１０５の１ピッチ成分、あるいは、スケールコイル１０５の１／２ピッチ成分など）。
【００１９】
上述において、位置検出は、ギャップによる信号伝達強度に係る係数ｋに関係なく行うことができるとした。しかしながら、内挿誤差に関しては、ギャップ変動により誤差の大きさが変化する。これは、内挿誤差を発生させる信号が、正規ルートで伝達されたものではないためである。例えば、ギャップと内挿誤差との関係を説明する図１３のグラフでは、主に誤差成分δａ，δｂが、ギャップにより変動している。
【００２０】
従来技術では、内挿誤差を補正することは提案されているものの、このようなギャップ変動による内挿誤差の変化には対応できない。
【００２１】
例えば、上記特許文献１では、一定速度・一定サンプリング間隔で補正データを取得し、スケールコイル固有の周期に対応した内挿誤差を抽出して補正しているが、ギャップの検出はできず、ギャップにより変化する内挿誤差には対応できない。
【００２２】
また、例えば、上記特許文献２では、検出用信号とは異なる周波数の断線検出用信号を流し、誘起電圧と断線レベルとを比較して異常検知しているが、検出位置θにより誘起電圧Ｖが変動するため、ギャップ検出には対応できない。
【００２３】
また、異常検出用信号の周波数を「ω＊（ｎ＋０．５）」としているが、位置検出用励振信号周波数より高く、ローパスフィルタの影響で誘起電圧の強度が変化してしまうため、ギャップ検出には対応できない。
【００２４】
そこで、本発明では、ギャップ変動に応じて内挿誤差の正確な検出を行い、検出位置を正確に補正することを可能とする、電磁誘導式位置検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決する第１の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
一次側コイルを備えた一次側部材と、二次側コイルを備えた二次側部材と、前記一次側コイルに励振信号を印加する励振回路とを有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記一次側コイルと前記二次側コイルとがギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号をサンプリングし、サンプリング信号を出力するサンプリング回路と、
前記サンプリング信号に基づき同期検波信号を算出し、該同期検波信号から検出位置を求め、該検出位置に応じて励振振幅を算出し、前記励振回路に出力する制御回路と、
前記一次側コイルにギャップ検出用励振信号を印加するギャップ検出用励振回路と、
前記サンプリング信号の平均電圧を求め、各サンプリング信号の電圧から該平均電圧を減算し、その絶対値の和を計算し、さらに、該絶対値の和から前記検出位置による変化を排除する、ギャップ検出回路と、
前記検出位置による変化が排除された前記絶対値の和に応じた補正量を計算し、前記検出位置に該補正量を加算して検出位置を補正する、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第２の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、検出位置θによる該絶対値の和Ｖａｂｓの変化を正規化したＶθを計算し、このＶθに基づき、該絶対値の和Ｖａｂｓから前記検出位置θによる変化を排除したＶｇａｐの計算を行う、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【００２７】
上記課題を解決する第３の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、予め備えてある、検出位置θによる該絶対値の和Ｖａｂｓの変化を正規化したＶθのテーブルに基づき、該絶対値の和Ｖａｂｓから前記検出位置θによる変化を排除したＶｇａｐの計算を行う、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【００２８】
上記課題を解決する第４の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、該絶対値の和Ｖａｂｓの中から、前記検出位置θが所定位置での値を取得し、この値をＶｇａｐとする、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【００２９】
上記課題を解決する第５の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルを備えた一次側部材、二次側コイルを備えた二次側部材、前記第１の一次側コイルに位置検出用励振信号Ｉ＊ｓｉｎ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第１励振回路、及び、前記第２の一次側コイルに位置検出用励振信号−Ｉ＊ｃｏｓ（θ）＊ｓｉｎ（ωｔ）を印加する第２励振回路を有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記第１の一次側コイルと前記第２の一次側コイルとは、１／４ピッチずれて並べて配置されており、前記第１の一次側コイル及び前記第２の一次側コイルと、前記二次側コイルとが、ギャップを有して互いに平行で向かい合わせになるように配置された、電磁誘導式位置検出器であって、
前記二次側コイルに誘起される誘起信号のピークを複数サンプリングしたサンプリング信号を出力する、サンプリング回路と、
前記サンプリング信号を同期検波し加算平均することで同期検波信号Ｖｐを算出し、該同期検波信号Ｖｐが０となるように制御することで検出位置θを求め、該検出位置θに応じて励振振幅ｓｉｎ (θ)及び励振振幅ｃｏｓ (θ)をそれぞれ計算し、前記第１励振回路及び前記第２励振回路に出力する、制御回路と、
前記第１の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第１励振回路と、
前記第２の一次側コイルに、ギャップ検出用励振信号Ｉ´＊ｃｏｓ（ω´ｔ）を印加する、ギャップ検出用第２励振回路と、
前記サンプリング回路において取得した複数の前記サンプリング信号の電圧の平均値Ｖａｖｅを計算し、各該サンプリング信号の電圧から該平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算し、該絶対値の和Ｖａｂｓの値をＶｇａｐとする、ギャップ検出回路と、
内挿誤差の各誤差成分の振幅である基準内挿誤差、及び、その時のギャップ検出用励振信号であるＶｇａｐ０を記憶し、前記Ｖｇａｐ、前記Ｖｇａｐ０、及び、前記基準内挿誤差に基づき、前記ギャップに応じた前記各誤差成分の補正成分振幅を計算し、該補正成分振幅から補正量を計算し、前記検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈを求める、ギャップ補正回路とを備える
ことを特徴とする。
ただし、
Ｉは、位置検出用励振信号の電流の大きさ
ωは、位置検出用励振信号の周波数
Ｉ´は、ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ
ω´は、ギャップ検出用励振信号の周波数であり、ω´＝ω／ｍ、かつ、ｍ＝４以上の自然数
ｔは、時間
をそれぞれ示している。
【００３０】
上記課題を解決する第６の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第２の発明に係る電磁誘導式位置検出器において、
ｍを自然数とし、前記ω´を、ω´＝ω／ｍとする場合、
前記ギャップ検出回路は、
【数１】
2018025398.tif 000003
により、前記Ｖθを求め、
Ｖｇａｐ＝Ｖａｂｓ／Ｖθにより、前記Ｖｇａｐを求める
ことを特徴とする。
ただし、
ａｂｓは、絶対値
ＰＩＴは、前記二次側コイルのピッチ
をそれぞれ示している。
【００３１】
上記課題を解決する第７の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第２から６のいずれか１つの発明に係る電磁誘導式位置検出器において、
前記各誤差成分のうち、前記ギャップの変動に応じて変化する１つ以上の成分をまとめてδｘ、変化しない１つ以上の成分をまとめてδｙとすると、
前記ギャップ補正回路は、
Δｘ＝δｘ０＊Ｖｇａｐ０／Ｖｇａｐ、及び、Δｙ＝δｙ０により、前記補正成分振幅Δｘ及びΔｙをそれぞれ求め、
Ｈｘ＝Δｘ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｘ）、及び、Ｈｙ＝Δｙ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｙ）により、前記補正量Ｈｘ及びＨｙをそれぞれ求める
ことを特徴とする
ただし、
ＰＩＴｘは、前記各誤差成分のうち前記δｘの各サイクルピッチ
ＰＩＴｙは、前記各誤差成分のうち前記δｙの各サイクルピッチ
をそれぞれ示している。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る電磁誘導式位置検出器によれば、ギャップ変動に応じて内挿誤差の正確な検出を行い、検出位置を正確に補正することを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る電磁誘導式位置検出器を説明するブロック図である。
【図２】サンプリング信号の取得イメージを表すグラフである。
【図３】本発明の実施例１に係る電磁誘導式位置検出器による処理フローを示すブロック図である。
【図４】サンプリング信号の振幅を１としたときの、検出位置θによるＶａｂｓ信号の変化を、ｍ＝２の場合（４サンプリング）、ｍ＝３の場合（６サンプリング）についてそれぞれ示したグラフである
【図５】ｍ＝２の場合のＶｇａｐ計算結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例３に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例４に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。
【図９】誤差成分δａとδｂについてギャップ補正計算した結果を示すグラフである。
【図１０】従来の電磁誘導式位置検出器の検出原理を説明する原理図である。（ａ）は、リニア形スケールのスライダとスケールを互いに平行に向かい合わせになるように配置した状態を示す斜視図、（ｂ）は、スライダとスケールを並べて示す模式図、（ｃ）は、スライダとスケールの電磁結合度を示すグラフである。
【図１１】従来の電磁誘導式位置検出器を説明するブロック図である。
【図１２】誘起信号Ｖの検出について説明するグラフである。
【図１３】ギャップと内挿誤差との関係を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明に係る電磁誘導式位置検出器は、従来の電磁誘導式位置検出回路に加えて、ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路、ギャップ検出用ｃｏｓ励振回路、ギャップ検出回路、及び、ギャップ補正回路を追加することで、ギャップ変動に応じた正確な内挿誤差の補正を行うものである。以下、本発明に係る電磁誘導式位置検出器を実施例にて図面を用いて説明する。
【００３５】
［実施例１］
図１は、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器を説明するブロック図である。本実施例に係る電磁誘導式位置検出器は、図１１に示した従来の電磁誘導式位置検出器に加えて、ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路１１、ギャップ検出用ｃｏｓ励振回路１２、ギャップ検出回路１３、及び、ギャップ補正回路１４を備えている。
【００３６】
ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路１１は、第１スライダコイル１０３に、ギャップ検出用励振信号として「Ｉ´ｓｉｎ（ω´ｔ）」を印加し、ギャップ検出用ｃｏｓ励振回路１２は、第２スライダコイル１０４に、ギャップ検出用励振信号として「Ｉ´ｃｏｓ（ω´ｔ）」を印加する（ただし、Ｉ´：ギャップ検出用励振信号の電流の大きさ、ω´：ギャップ検出用励振信号の周波数とする）。
【００３７】
印加したギャップ検出用励振信号によるスケール誘起信号は、下記（１）式のようになる。
ｋ＊Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´t）＊ｃｏｓＸ＋ｋ＊Ｉ´ｃｏｓ（ω´ｔ）＊ｓｉｎＸ
＝ｋ＊Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ＋Ｘ）  …（１）
【００３８】
また、位置検出用励振信号も含めたスケール誘起信号Ｖは、下記（２）式のようになる。
Ｖ＝ｋ＊Ｉ＊ｓｉｎ（θ−Ｘ）＊ｓｉｎ（ωｔ）＋ｋ＊Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ＋Ｘ）…（２）
【００３９】
また、ギャップ検出用励振信号の周波数ω´は、フィルタ回路１０９の影響を排除するため、位置検出用励振信号の周波数ωより低くし、かつ、整数（自然数）分の１、すなわち、ω´＝ω／ｍ（ｍ＝２，３，４，５…）であるものとする。後述するように、周波数を整数（自然数）分の１とすることで、フィルタ回路等の回路を別途追加することなく、位置検出が可能となる。
【００４０】
サンプリング回路１９では、誘起信号Ｖのピークをサンプリングする。また、（制御回路２０への）位置検出用と、（ギャップ検出回路１３への）ギャップ検出用とで、同じサンプリング信号を出力する。これにより、サンプリング回路を別途追加することなく、従来と同じサンプリング回路でデータを取得することができる。
【００４１】
このとき、サンプリング信号としては、ギャップ検出用励振信号の１サイクル分を用いる。例えば、ｍ＝２であれば、ギャップ検出用励振信号は位置検出用励振信号の２倍の周期となり、最低４つのサンプリング信号を取得し、ギャップ検出用励振信号及び位置検出用励振信号として用いる。
【００４２】
ギャップ検出回路１３では、サンプリング回路１９において取得したサンプリング信号から、ギャップ情報を含むｋ＊Ｉ´を抽出する。詳細は後述の処理フローにて説明するが、基本動作としては、サンプリング電圧の絶対値をとり、ギャップ検出用励振信号の１サイクル分を積算したＶａｂｓを計算し、位置による変動を考慮したデータＶｇａｐに変換し、出力する。
【００４３】
図２は、サンプリング信号の取得イメージを表すグラフである。誘起信号Ｖには位置検出用励振信号によりスケール１０２に誘起される信号（位置検出用誘起信号）「ｋ＊Ｉ＊ｓｉｎ（θ−Ｘ）＊ｓｉｎ（ωｔ）」が含まれるが、図２に破線で示すように、位置検出用誘起信号は略０に制御されるため、実線で示すギャップ検出用誘起信号によりスケール１０２に誘起される信号（ギャップ検出用誘起信号）（ｍ＝２の場合）と比較して十分小さく、無視することができる。したがって、Ｖａｂｓは、ギャップ検出用誘起信号「ｋ＊Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ＋Ｘ）」をサンプリングし、そのサンプリング電圧の絶対値を取ったものを、１サイクル分積算したものと考えてよい。
【００４４】
さらに、検出位置Ｘが変化すると、ギャップ検出用誘起信号「ｋ＊Ｉ´＊ｓｉｎ（ω´ｔ＋Ｘ）」の位相が変化するため、サンプリングの位相も変化する。このため、例えばｍ＝２、３の場合、図４に示すように検出位置ＸによりＶａｂｓも変動する。この変動の影響を排除した信号Ｖｇａｐを得る。
【００４５】
ギャップ補正回路１４では、Ｖｇａｐに基づき、ギャップに応じた補正量を計算し、検出位置θに該補正量を加算して、補正後の検出位置θｈとして出力する。
【００４６】
ただし、図１３に示すとおり、内挿誤差のなかでも、ギャップに対して変化しない成分もある。このため、ギャップ補正回路１４では、スケール特有の誤差成分を補正し、ギャップ変動に応じて精度変化する成分に対し、ギャップに応じた補正を行う。
【００４７】
図３は、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器による処理フローを示すブロック図である。以下では、図３に基づき、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器による処理を、ｍ＝２の場合を主な例として具体的に説明する（なお、下記ステップＳ１１〜１４は、従来と同様の処理となっている）。
【００４８】
≪ステップＳ１（サンプリング）≫
サンプリング回路１９において、図２のグラフに示すように、サンプリング電圧を４つ取得する。取得したサンプリング電圧を、Ｖ（ｉ），Ｖ（ｉ＋１），Ｖ（ｉ＋２），Ｖ（ｉ＋３）とする。
【００４９】
≪ステップＳ２（サンプリング平均計算）≫
ギャップ検出回路１３において、下記（３）式により、サンプリング回路１９で取得したサンプリング電圧の平均値Ｖａｖｅ（平均電圧）を計算する。
Ｖａｖｅ＝（Ｖ（ｉ）＋Ｖ（ｉ＋１）＋Ｖ（ｉ＋２）＋Ｖ（ｉ＋３））／４  …（３）
【００５０】
≪ステップＳ３（サンプリング絶対値計算）≫
ギャップ検出回路１３において、下記（４）式により、各サンプリング電圧からサンプリング平均値Ｖａｖｅを減算し、その絶対値の和Ｖａｂｓを計算する。なお、下記式におけるａｂｓは絶対値を示す。
Ｖａｂｓ＝ａｂｓ（Ｖ（ｉ）−Ｖａｖｅ）＋ａｂｓ（Ｖ（ｉ＋１）−Ｖａｖｅ）＋ａｂｓ（Ｖ（ｉ＋２）−Ｖａｖｅ）＋ａｂｓ（Ｖ（ｉ＋３）−Ｖａｖｅ）  …（４）
【００５１】
このように、各サンプリング信号からサンプリング平均値Ｖａｖｅを減算することで、サンプリング信号に含まれるオフセットの影響を排除し、０基準のデータとすることができ、正確なギャップ検出用励振信号の振幅情報Ｖａｂｓを取得できる。
【００５２】
ただし、このＶａｂｓ信号は、既に説明したとおり、検出位置θによって変化する。図４は、サンプリング信号の振幅を１としたときの、検出位置θによるＶａｂｓ信号の強度変化を、ｍ＝２の場合（４サンプリング）、ｍ＝３の場合（６サンプリング）についてそれぞれ示したグラフである。
【００５３】
≪ステップＳ４（Ｖａｂｓ変動計算）≫
上記ステップＳ３までの処理と並行して、ギャップ検出回路１３において、検出位置θによるＶａｂｓの変化を正規化したＶθを計算する（検出位置θの計算については、下記ステップＳ１１，Ｓ１２にて説明する）。
【００５４】
ｍ＝２の場合、下記（５）式のようになる。
【数２】
2018025398.tif 000004
ただし、ＰＩＴ：スケールピッチ（スケールコイル１０５のピッチ）とする。
ｍ＝３の場合は、下記（６）式のようになる。
【数３】
2018025398.tif 000005
すなわち、ｍが自然数であれば、下記（７）式が成立する。
【数４】
2018025398.tif 000006
【００５５】
≪ステップＳ５（ギャップ計算）≫
上記ステップＳ３にて算出したＶａｂｓ、及び、上記ステップＳ４にて算出したＶθに基づき、ギャップ検出回路１３において、Ｖａｂｓ信号から検出位置θによる変化を排除したＶｇａｐ計算を行う。具体的には、下記（８）式を用いる。
Ｖｇａｐ＝Ｖａｂｓ／Ｖθ  …（８）
図５は、ｍ＝２の場合のＶｇａｐ計算結果を示すグラフである。図５に示すように、Ｖｇａｐは、検出位置θによらず一定値となる。
【００５６】
≪ステップＳ６（基準内挿誤差・基準ギャップ記憶）≫
上記ステップＳ５までのギャップ計算と並行して、ギャップ補正回路１４において、別途検査装置において計測した、（実際の）内挿誤差の各誤差成分δａ，δｂ，δｃの振幅（基準内挿誤差）δａ０，δｂ０，δｃ０，…、及び、その時のギャップ検出用励振信号（基準ギャップ検出用励振信号Ｖｇａｐ０）を、記憶しておく。
【００５７】
≪ステップＳ７（ギャップ補正振幅計算）≫
上記ステップＳ５にて算出したＶｇａｐ、及び、上記ステップＳ６にて記憶したδａ０，δｂ０，δｃ０，…とＶｇａｐ０に基づき、ギャップ補正回路１４において、ギャップに応じた補正成分振幅（ギャップによる影響を考慮した誤差信号の振幅）Δａ，Δｂ，Δｃを計算する。例えば、ギャップ検出用励振信号Ｖｇａｐ、基準ギャップ検出用励振信号Ｖｇａｐ０、基準内挿誤差δａ０，δｂ０，δｃ０において、δａ，δｂがギャップ変動に応じて精度変化する成分、δｃがギャップ変動に応じて精度変化しない成分とすると、各内挿誤差の補正成分振幅は、下記式のようになる。
Δａ＝δａ０＊Ｖｇａｐ０／Ｖｇａｐ
Δｂ＝δｂ０＊Ｖｇａｐ０／Ｖｇａｐ
Δｃ＝δｃ０                          …（９）
【００５８】
≪ステップＳ８（ギャップ補正量計算）≫
ギャップ補正回路１４において、下記式のように、ギャップに応じた補正成分振幅から補正量を計算する。なお、下記（９）式では、誤差はｓｉｎ成分のみの例としている。
Ｈａ＝Δａ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴａ）
Ｈｂ＝Δｂ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｂ）
Ｈｃ＝Δｃ＊ｓｉｎ（２π＊θ／ＰＩＴｃ）    …（１０）
ただし、ＰＩＴａ，ＰＩＴｂ，ＰＩＴｃは、内挿誤差の各誤差成分のサイクルピッチとする。例えば、ＰＩＴａ＝２ｍｍであれば、２ｍｍサイクルの誤差成分を表す。
【００５９】
≪ステップＳ９（補正位置計算）≫
ギャップ補正回路１４において、下記ステップＳ１２にて算出した検出位置θに、上記ステップＳ８にて算出した補正量Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃを加算して、補正加算後の検出位置θｈを出力する。具体的には、下記式を用いる。
θｈ＝θ＋Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｈｃ
【００６０】
下記ステップＳ１１〜Ｓ１４は、制御回路２０による位置検出用の処理である。
【００６１】
≪ステップＳ１１（サンプリング同期検波）≫
位置検出として、制御回路２０において、サンプリング信号Ｖ（ｉ），Ｖ（ｉ＋１），Ｖ（ｉ＋２），Ｖ（ｉ＋３）を同期検波し、加算平均することで、同期検波信号Ｖｐを算出する。なお、ｍ＝２の場合は下記式を用いる。
Ｖｐ＝［Ｖ（ｉ）−Ｖ（ｉ＋１）＋Ｖ（ｉ＋２）−Ｖ（ｉ＋３）］／４
ただし、ｉ＝０，２，４，…（偶数）
（ｉが偶数であるのは、奇数サンプリングのときにマイナスとするため）
【００６２】
このように、ギャップ検出用励振信号の１サイクル分である４つのサンプリング信号を、同期検波及び加算平均しているため、位置検出においてギャップ検出用励振信号の影響は排除され、位置検出用励振信号成分のみを抽出することができる。
【００６３】
ギャップ検出用励振信号は位置検出用励振信号と周波数が異なるため、フィルタ回路を新たに設けることによって排除することが可能となるが、上述のようにすることで、フィルタ回路を別途追加することなく位置検出を行うことが可能となる。
【００６４】
≪ステップＳ１２（検出位置計算）≫
制御回路２０において、Ｖｐ信号が０となるように検出位置θを変化させる。従来技術で説明したとおり、この検出位置θがスケールとスライダの相対位置Ｘと等しくなり、検出位置としてθを出力する。
【００６５】
≪ステップＳ１３（ｓｉｎ励振振幅計算）≫
制御回路２０において、θに応じて励振振幅Ｉ＊ｓｉｎ (θ)を計算し（ｓｉｎ励振振幅計算）、図１のｓｉｎ励振回路１０６に出力する。
【００６６】
≪ステップＳ１４（ｃｏｓ励振振幅計算）≫
制御回路２０において、θに応じて励振振幅Ｉ＊ｃｏｓ (θ)を計算し（ｃｏｓ励振振幅計算）、図１のｃｏｓ励振回路１０７に出力する。
【００６７】
このようにして、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器は、ギャップ変動に応じて内挿誤差の正確な検出を行い、検出位置を正確に補正することを可能とする。
【００６８】
［実施例２］
本実施例に係る電磁誘導式位置検出器は、図１におけるギャップ検出回路１３に、検出位置θによるＶａｂｓの変化を正規化したＶθのデータテーブル（Ｖθテーブル）を備えている。
【００６９】
図６は、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。本実施例では、実施例１におけるステップＳ４（Ｖａｂｓ変動計算）を下記のように変更している。なお、その他の構成及び処理については、実施例１と同様のため、説明は省略する。
【００７０】
≪ステップＳ４ａ（Ｖａｂｓ変動記憶）≫
ギャップ検出回路１３において、予め備えているＶθテーブルに基づき、検出位置θに応じてＶθを出力する。このようにすることで、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器では、位置検出用のサンプリング信号と同じデータを用いることができるだけでなく、検出位置θによらずギャップ検出でき、さらに、Ｖθの計算処理が不要となる。
【００７１】
［実施例３］
本実施例に係る電磁誘導式位置検出器は、図１におけるギャップ補正回路１４の構成及び動作を一部変更したものである。
【００７２】
図７は、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。本実施例では、実施例１におけるステップＳ４（Ｖａｂｓ変動計算）を省き、ステップＳ５（ギャップ計算ブロック）を下記のように変更している。なお、その他の構成及び処理については、実施例１と同様のため、説明は省略する。
【００７３】
≪ステップＳ５ａ（ギャップ選択）≫
ギャップ検出回路１３において、検出位置θが所定位置（ピッチ）のときのＶａｂｓ信号を取得し、これをＶｇａｐとする。例えば、ｍ＝２であれば、検出位置θが０，０．２５，０．５，０．７５ピッチ位置の時のＶａｂｓデータを取得すれば、互いに同じ強度のデータとなり、正確にギャップ変動を捉えることができる（図４参照）。ここでは、極小値（最小値）となる位置を選択しているが、上記所定位置は、同じ強度となる位置であればどこでも良い。
【００７４】
これにより、位置検出用のサンプリングデータと同じデータを用いることができ、さらに、回路構成が簡単となる。
【００７５】
［実施例４］
本実施例に係る電磁誘導式位置検出器は、図１における、ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路１１、ギャップ検出用ｃｏｓ励振回路１２、及び、ギャップ補正回路１４の構成及び動作を、一部変更したものである。
【００７６】
図８は、本実施例に係る電磁誘導式位置検出器の処理フローを示すブロック図である。本実施例では、実施例１におけるステップＳ４（Ｖａｂｓ変動計算）を省いている。また、ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路１１及びギャップ検出用ｃｏｓ励振回路１２において、ギャップ検出用励振信号の周波数ω´＝ω／ｍにおけるｍを大きくすることで、ステップＳ５（ギャップ計算ブロック）を下記のように変更している。なお、その他の構成及び処理については、実施例１と同様のため、説明は省略する。
【００７７】
≪ステップＳ５ｂ（Ｖａｂｓ＝Ｖｇａｐ）≫
ｍを大きくすることで検出位置θによるＶａｂｓの値の変動を小さくし、ＶａｂｓデータをＶｇａｐデータとして用いる。例えば、図４においてｍ＝２（４サンプリング）とｍ＝３（６サンプリング）とを比較すると、ｍ＝３のほうがＶａｂｓの信号強度の変動幅が小さい。さらにｍを大きくするとこの変動幅はさらに小さくなる。本実施例では必要な信号強度の変動幅までｍの値を大きくし、Ｖａｂｓ信号をＶｇａｐ信号として用いる。例えば、内装誤差を１以下とするためには、Ｖａｂｓの値の変動を１４％以下とする必要がある。Ｖａｂｓの値の変動は、ｍ＝２で４０％、ｍ＝３で１５％、ｍ＝４で８％であり、この場合、ｍ＝４とすれば、内挿誤差を１以下に抑えることができる。
【００７８】
これにより、位置検出用のサンプリングデータと同じデータを用いることができ、さらに、回路構成が簡単となる。
【００７９】
以上、本発明の電磁誘導式位置検出器について各実施例により説明したが、本発明の電磁誘導式位置検出器では、図１３のギャップ変動による内挿誤差変化において、誤差成分δａとδｂについてギャップ補正計算した結果を図９に示す。測定した誤差成分と計算した補正成分がよく一致していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、電磁誘導式位置検出器として好適である。
【符号の説明】
【００８１】
１１  ギャップ検出用ｓｉｎ励振回路（ギャップ検出用第１励振回路）
１２  ギャップ検出用ｃｏｓ励振回路（ギャップ検出用第２励振回路）
１３  ギャップ検出回路
１４  ギャップ補正回路
２０，１１１  制御回路
１００  検出部
１０１  スライダ（一次側部材）
１０２  スケール（二次側部材）
１０３  第１スライダコイル（第１の一次側コイル）
１０４  第２スライダコイル（第２の一次側コイル）
１０５  スケールコイル（二次側コイル）
１０６  ｓｉｎ励振回路（第１励振回路）
１０７  ｃｏｓ励振回路（第２励振回路）
１０８  増幅回路
１０９  フィルタ回路
１１０  サンプリング回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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