(57)【要約】【課題】高速応答の要求に対応することができ、且つ、高検出精度の要求にも対応する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】制御部１２を、第１スライダコイル１５に第１励磁電流Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)を流し、第２スライダコイル１６に第２励磁電流Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)を流す第１，第２，第３及び第４励磁電源１８〜２１と、スケールコイル１７に誘起される誘起電圧Ｖを第１電圧Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)と第２電圧Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)とに分離する第１及び第２フィルタ２２，２３と、Ｖｐの位相からＸを求めてこのＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する第１演算回路２４と、ＶｍからＶｍが０となるαを求めてこのαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整する第２演算回路２３及び信号発生器２７などを有する構成とする。【選択図】図１
2009192293.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平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有してなる検出部と、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、
前記制御部は、
前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｂを流す励磁電流供給手段と、
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)
但し、I，I´： 励磁電流の大きさ
ｋ： ２π／ｐ
ｐ： コイル１ピッチの値
ω， ω´： 励磁電流の角周波数（ω， ω´は異なる角周波数）
ｔ： 時間
α： 励振位置
前記二次側コイルに誘起される下記の誘起電圧Ｖを、下記の第１電圧Ｖｍと下記の第２電圧Ｖｐとに分離する誘起電圧分離手段と、
Ｖ＝Ｖｍ＋Ｖｐ
Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)
Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)
但し、K，K´：第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルと二次側                                コイルのギャップに依存する係数
X：検出部の位置変位
Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する第１位置検出手段と、
ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整する第２位置検出手段とを有していることを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記制御部は、
Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力する第３位置検出手段を有することを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記第１検出手段から出力されたＸｐと前記第２検出手段から出力されたＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力する第３位置検出手段を有することを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項４】
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、２次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対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てなる検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、
前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｂを流し、
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)
但し、I，I´：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルピッチ
ω，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誘起される下記の誘起電圧Ｖを、下記の第１電圧Ｖｍと下記の第２電圧Ｖｐとに分離し、
Ｖ＝Ｖｍ＋Ｖｐ
Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)
Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)
但し、K，K´：第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルと二次側                                コイルのギャップに依存する係数
X：検出部の位置変位
Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力し、
ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整することを特徴とする電磁誘導式位置検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁誘導式位置検出方法において、
Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力することを特徴とする電磁誘導式位置検出方法。
【請求項６】
請求項４に記載の電磁誘導式位置検出方法において、
ＸｐとＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力すること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などの直線的な移動部に設置されて、当該移動部の直線的な位置を検出するものであり、ロータリ形スケールは例えば工作機械の回転軸などの回転部に設置されて、当該回転部の回転位置（回転角度）を検出するものである。
【０００３】
リニア形スケールと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５の原理図に基づいて説明する。図５（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５（ｂ）は前記スライダと前記スケールを並べて示す図、図５（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５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５（ａ）及び図５（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スライダコイル３と第２の一次側コイルとしての第２スライダコイル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且つ全体が直線状に形成されている。図５（ａ）に示すように、スライダ１（即ち第１スライダコイル３及び第２スライダコイル４）と、スケール２（即ちスケールコイル５）は、これらの間に所定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いる。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１スライダコイル３と第１スライダコイル４は１／４ピッチずれている。
【０００５】
このリニア形スケールでは、第１スライダコイル３と第２スライダコイル４に励磁電流（交流電流）を流すと、スライダ１の移動による第１スライダコイル３及び第２スライダコイル４と、スケールコイル５との相対的な位置関係の変化に応じて、図５（ｃ）に示すように第１スライダコイル３及び第２スライダコイル４と、スケールコイル５との電磁結合度が周期的に変化する。このため、スケールコイル５には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
【０００６】
具体的には、下記の（１）式で示す第１励磁電流Ｉａを第１スライダコイル３に流し、下記の（２）式で示す第２励磁電流Ｉｂを第２スライダコイル４に流す。
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)    ・・・（１）
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)      ・・・（２）
但し、I：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイル１ピッチの値（長さ：ロータリ形スケールでは角度）
ω：励磁電流の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置
その結果、第１スライダコイル３及び第２スライダコイル４と、スケールコイル５との間の電磁誘導により、スケールコイル５には下記の（３）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。
Ｖ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)    ・・・（３）
但し、K：第１スライダコイル及び第２スライダコイルとスケールコイ                          ルの間のギャップに依存する係数
X：検出部の位置変位
そして、この誘起電圧Ｖから、この誘起電圧Ｖが０となる励振位置α（即ちＸ＝αとなる励振位置α）を求めて、この励振位置αを検出位置Ｘとして出力し、且つ、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉａ及び第２励磁電流Ｉｂを調整する。即ち、Ｘ＝αとなるように位置変位Ｘに対して励振位置αを追従させることにより、誘起電圧Ｖ＝０となるように制御して、位置変位Ｘを求める。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の電磁誘導式位置検出器では十分な検出精度は得られるものの、位置Ｘの変化に応じて誘起電圧Ｖが発生し、この誘起電圧Ｖが０となる励振位置αを求めて第１励磁電流Ｉａ及び第２励磁電流Ｉｂを調整するというループ処理の遅れを伴うため、加減速時のように高速応答が要求される場合には十分に対応することができないという問題点があった。
【０００９】
従って本発明は上記の事情に鑑み、高速応答の要求に対応することができ、且つ、高検出精度の要求にも対応する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】
【００１０】
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平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有してなる検出部と、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、
前記制御部は、
前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｂを流す励磁電流供給手段と、
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)
但し、I，I´： 励磁電流の大きさ
ｋ： ２π／ｐ
ｐ： コイル１ピッチの値
ω， ω´： 励磁電流の角周波数（ω， ω´は異なる角周波数）
ｔ： 時間
α： 励振位置
前記二次側コイルに誘起される下記の誘起電圧Ｖを、下記の第１電圧Ｖｍと下記の第２電圧Ｖｐとに分離する誘起電圧分離手段と、
Ｖ＝Ｖｍ＋Ｖｐ
Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)
Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)
但し、K，K´：第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルと二次側                                コイルのギャップに依存する係数
X：検出部の位置変位
Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する第１位置検出手段と、
ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整する第２位置検出手段とを有していることを特徴とする。
【００１１】
また、第２発明の電磁誘導式位置検出器は、第１発明の電磁誘導式位置検出器において、前記制御部は、
Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力する第３位置検出手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、第３発明の電磁誘導式位置検出器は、第１発明の電磁誘導式位置検出器において、前記第１検出手段から出力されたＸｐと前記第２検出手段から出力されたＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力する第３位置検出手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、第４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、２次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対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てなる検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、
前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｂを流し、
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)
但し、I，I´：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルピッチ
ω，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誘起される下記の誘起電圧Ｖを、下記の第１電圧Ｖｍと下記の第２電圧Ｖｐとに分離し、
Ｖ＝Ｖｍ＋Ｖｐ
Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)
Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)
但し、K，K´：第１の一次側コイル及び第２の一次側コイルと二次側                                コイルのギャップに依存する係数
X：検出部の位置変位
Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力し、
ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整することを特徴とする。
【００１４】
また、第５発明の電磁誘導式位置検出方法は、第４発明の電磁誘導式位置検出方法において、
Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力することを特徴とする。
【００１５】
また、第６発明の電磁誘導式位置検出方法は、第４発明の電磁誘導式位置検出方法において、
ＸｐとＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
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平行に向かい合わせに配置された二次側部材とを有してなる検出部と、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、前記制御部は、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｂを流す励磁電流供給手段と、前記二次側コイルに誘起される上記の誘起電圧Ｖを、上記第１電圧Ｖｍと上記第２電圧Ｖｐとに分離する誘起電圧分離手段と、Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する第１位置検出手段と、ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整する第２位置検出手段とを有していることを特徴としているため、ループ処理の遅れがなく即時に求められる第１検出位置Ｘｐと、精度の高い第２検出位置Ｘｍの２種類の検出位置を得ることができる。このため、例えば本電磁誘導式位置検出器を工作機械の直線移動軸や回転軸の位置決め制御などに適用して、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍとを条件に応じて適宜使い分ければ、高速応答の要求に対応することができ、且つ、高検出精度の要求にも対応することができる。
【００１７】
第２発明の電磁誘導式位置検出器によれば、第１発明の電磁誘導式位置検出器において、前記制御部は、Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力する第３位置検出手段を有することを特徴としているため、加減速中の高速応答の要求に対応することができ、且つ、加減速中でない場合（位置決めや定速移動などの場合）の高検出精度の要求にも対応することができる。
【００１８】
第３発明の電磁誘導式位置検出器によれば、第１発明の電磁誘導式位置検出器において、前記第１検出手段から出力されたＸｐと前記第２検出手段から出力されたＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力する第３位置検出手段を有することを特徴としているため、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍの２系統の位置検出により、異常を検知することができる。
【００１９】
第４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、２次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対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てなる検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉａを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｂを流し、前記二次側コイルに誘起される上記の誘起電圧Ｖを、下記の第１電圧Ｖｍと下記の第２電圧Ｖｐとに分離し、Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力し、ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整することを特徴としているため、ループ処理の遅れがなく即時に求められる第１検出位置Ｘｐと、精度の高い第２検出位置Ｘｍの２種類の検出位置を得ることができる。このため、例えば本電磁誘導式位置検出器を工作機械の直線移動軸や回転軸の位置決め制御などに適用して、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍとを条件に応じて適宜使い分ければ、高速応答の要求に対応することができ、且つ、高検出精度の要求にも対応することができる。
【００２０】
第５発明の電磁誘導式位置検出方法によれば、第４発明の電磁誘導式位置検出方法において、Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力することを特徴とているため、加減速中の高速応答の要求に対応することができ、且つ、加減速中でない場合（位置決めや定速移動などの場合）の高検出精度の要求にも対応することができる。
【００２１】
また、第６発明の電磁誘導式位置検出方法によれば、第４発明の電磁誘導式位置検出方法において、ＸｐとＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力することを特徴としているため、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍの２系統の位置検出により、異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態例に係る電磁誘導式位置検出器の構成を示すブロック図、図２は前記電磁誘導式位置検出器の第１演算回路の処理内容を示すブロック、図３は前記電磁誘導式位置検出器の第２演算回路の処理内容を示すブロック図、図４は前記電磁誘導式位置検出器の第３演算回路の処理内容を示すブロック図である。
【００２４】
なお、ここでは本発明の実施の形態例に係る電磁誘導式位置検出器の一例としてリニア形スケールを例に挙げているが、勿論、本発明はロータリ形スケールにも適用することができる。
【００２５】
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を制御する制御部１２とを備えている。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５参照）。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１３と、二次側部材としてのスケール１４とを有している。可動部であるスライダ１３は第１の一次側コイルとしての第１スライダコイル１５と第２の一次側コイルとしての第２スライダコイル１６とを有しており、固定部であるスケール１４は二次側コイルとしてのスケールコイル１７を有している。これらのコイル１５，１６，１７はジグザグ状に折り返され且つ全体が直線状に形成されている。図示は省略するが、スライダ１３（即ち第１スライダコイル１５及び第２スライダコイル１６）と、スケール１４（即ちスケールコイル１７）は、これらの間に所定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いる（図５（ａ）参照）。また、第１スライダコイル１５と第２スライダコイル１６は１／４ピッチずれている（図５（ｂ）参照）。
【００２６】
一方、制御部１２は励磁電流供給手段としての第１励磁電源１８、第２励磁電源１９、第３励磁電源２０及び第４励磁電源２１と、誘起電圧分離手段としての第１フィルタ２２及び第２フィルタ２３と、第１位置検出手段としての第１演算回路２４と、第３位置検出手段としての第２演算回路２５及び信号発生器２７と、第３位置検出手段としての第３演算回路２６とを有している。
【００２７】
第１励磁電源１８と第２励磁電源１９は第１スライダコイル１５に直列に接続され、第３励磁電源２０と第４励磁電源２１はスライダ１３の第２スライダコイル１６に直列に接続されている。
【００２８】
第１励磁電源１８は下記の（４）式で示す励磁電流Ｉａ´を第１スライダコイル１５に流し、第１励磁電源１９は下記の（５）式で示す励磁電流Ｉａ´´を第１スライダコイル１５に流す。このため、第１スライダコイル１５には、これらの励磁電流Ｉａ´と励磁電流Ｉａ´´が重畳されて、下記の（６）式で示す第１励磁電流Ｉａが流れる。また、第３励磁電源２０は下記の（７）式で示す励磁電流Ｉｂ´を第２スライダコイル１６を流し、第４励磁電源２１は下記の（８）式で示す励磁電流Ｉｂ´´を第２スライダコイル１６に流す。このため、第２スライダコイル１６には、これらの励磁電流Ｉｂ´と励磁電流Ｉｂ´´が重畳されて、下記の（９）式で示す第２励磁電流Ｉｂが流れる。
Ｉａ´＝−Icos(kα)sin(ωt)    ・・・（４）
Ｉａ´´＝I´sin(ω´t)        ・・・（５）
Ｉａ＝−Icos(kα)sin(ωt)＋I´sin(ω´t)    ・・・（６）
Ｉｂ´＝Isin(kα)sin(ωt)    ・・・（７）
Ｉｂ´´＝I´cos(ω´t)    ・・・（８）
Ｉｂ＝Isin(kα)sin(ωt)＋I´cos(ω´t)    ・・・（９）
但し、I，I´：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルピッチ
ω，ω´：励磁電流の角周波数（ω， ω´は異なる角周波数）
ｔ：時間
α：励振位置
【００２９】
即ち、第１スライダコイル１５には従来と同様の第１の角周波数ωの励磁電流Ｉａ´に、この第の角周波数ωとは異なる第２の角周波数ω´の励磁電流Ｉａ´´を加えた第１励磁電流Ｉａを流し、第２スライダコイル１６には従来と同様の第１の角周波数ωの励磁電流Ｉｂ´に、この第１の角周波数ωとは異なる第２の角周波数ω´の励磁電流Ｉｂ´´を加えた第２励磁電流Ｉｂを流す。なお、第１励磁電流Ｉａ及び第２励磁電流Ｉｂにおける励磁電流の大きさＩ，I´は、スライダ１３（スライダコイル１５，１６）とスケール１４（スケールコイル１７）の間に電磁誘導による伝達率が十分に得られるようにするために必要な適宜の大きさに設定すればよい。
【００３０】
第１スライダコイル１５に第１励磁電流Ｉａが流れ、第２スライダコイル１６に第２励磁電流Ｉｂが流れた結果、第１スライダコイル１５及び第２スライダコイル１６と、スケールコイル１７の間の電磁誘導により、スケールコイル１７には下記の（１０）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。この（１０）式における第１電圧Ｖｍは下記の（１１）式で表され、第２電圧Ｖｐは下記の（１２）式で表される。
Ｖ＝Ｖｍ＋Ｖｐ    ・・・（１０）
Ｖｍ＝KIsin(k(X−α))sin(ωt)    ・・・（１１）
Ｖｐ＝K´I´sin(ω´t＋kX)    ・・・（１２）
但し、K，K´：第１スライダコイル及び第２スライダコイルとスケー                                ルコイルのギャップに依存する係数（角周波数にも依                                存する）
X：検出部の位置変位
【００３１】
スケールコイル１７で発生した誘起電圧Ｖ（＝Ｖｍ＋Ｖｐ）は、スケールコイル１７に並列に接続された第１フィルタ２２と第２フィルタ２３とにそれぞれ入力される。第１フィルタ２２はカットオフ周波数がωであるため、誘起電圧Ｖから角周波数ωの第１電圧Ｖｍをカットして、角周波数ω´の第２電圧Ｖｐを出力する。第２フィルタ２３はカットオフ周波数がω´であるため、誘起電圧Ｖから角周波数ω´の第２電圧Ｖｐをカットして、角周波数ωの第１電圧Ｖｍを出力する。即ち、第１フィルタ２２と第２フィルタ２３によって誘起電圧Ｖが、第１電圧Ｖｍと第２電圧Ｖｐとに分離される。
【００３２】
第１フィルタ２２から出力された第２電圧Ｖｐは第１フィルタ２２に接続された第１演算回路２４に入力され、第２フィルタ２３から出力された第１電圧Ｖｍは第２フィルタ２３に接続された第２演算回路２５に入力される。
【００３３】
図１及び図２に示すように、第１演算回路２４では上記（１２）式で表される第２電圧Ｖｐから位相ｋＸを求め、この位相ｋＸからＸを求めて（ｋＸは位相のずれ量であり、第１演算回路２４における位相を求める回路で第２電圧Ｖｐから簡単に求めることができ、この求めた位相のずれ量をｋで割ってＸが得られる）、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する。かくして第２電圧Ｖｐからは、第１検出位置Ｘｐがダイレクトに求まる。第１検出位置Ｘｐは第２検出位置Ｘｍに比べて回路素子の温度変化などの影響により精度は劣るものの、ループ処理の遅れがなく即時に求められる。第１演算回路２４から出力された第１検出位置Ｘｐは、第１演算回路２４と第２演算回路２５に接続された第３演算回路２６に入力される。
【００３４】
一方、第２検出位置Ｘｍは従来と同様のループ処理によって求められる。即ち、図１及び図３に示すように、第２演算回路２５では第１電圧Ｖｍから、この第１電圧Ｖｍが０となる励振位置α（即ちＸ＝αとなる励振位置α）を求めて、この励振位置αを第２検出位置Ｘｍとして出力する。そして、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉａ及び第２励磁電流Ｉｂを調整する。即ち、Ｘ＝αとなるように位置変位Ｘに対して励振位置αを追従させることにより、誘起電圧Ｖ＝０となるように制御することによって、位置変位Ｘ（即ち第２検出位置Ｘｍ）を求める。但し、詳細は後述するが、本実施の形態例では、条件によっては、第２演算回路２５で求めた励振位置α（即ち第２検出位置Ｘｍ）ではなく、第１演算回路２４で求めた第１検出位置Ｘｐの値を励振位置αの値として設定し、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉａ及び第２励磁電流Ｉｂを調整する場合もある。第２演算回路２５から出力された第２検出位置Ｘｍは、第３演算回路２６に入力される。
【００３５】
図１及び図４に示すように、第３演算回路２６では、まず、第１演算回路２４から出力された第１検出位置Ｘｐ（即ちＸｍに一致させる前のＸｐ：詳細後述）と、第２演算回路２５から出力された第２検出位置Ｘｍ（即ちＸｐに一致させる前のＸｍ：詳細後述）との差の絶対値｜Ｘｍ−Ｘｐ｜が、予め設定された異常判定の規定値以内か否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３６】
そして、ステップＳ１において｜Ｘｍ−Ｘｐ｜が前記異常判定の規定値よりも大きいと判定した場合には、異常であると判断して、アラームを出力する（ステップＳ２）。一方、ステップＳ１において｜Ｘｍ−Ｘｐ｜が前記異常判定の規定値以内であると判断した場合には、次に、第１検出位置Ｘｐの時間に対する２回微分を行って、２回微分（加速度）の値Ａｐを求め（ステップＳ３）、この２回微分値Ａｐが、予め設定された加減速判定の規定値以上か否を判定する（ステップＳ４）。
【００３７】
そして、ステップＳ４において２回微分値Ａｐが、前記加減速判定の規定値以上であると判定した場合には、加減速中である判断して、第１検出位置Ｘｐを、本リニア形スケールの検出位置Ｘとして出力する（ステップＳ５）。また、このときには制御部１２内で矛盾がないようにするため、励振位置αの値を第１検出位置Ｘｐの値にすることによって、第２検出位置Ｘｍの値を第１検出位置Ｘｐの値に一致させる（ステップＳ５）。一方、ステップＳ４において２回微分値Ａｐが、前記加減速判定の規定値よりも小さいと判定した場合には、加減速中ではない（位置決め中や定速移動中である）と判断して、第２検出位置Ｘｍを、本リニア形スケールの検出位置Ｘとして出力し、励振位置αの値を第２検出位置Ｘｍの値する（ステップＳ６）。また、このときには制御部１２内で矛盾がないようにするため、第１検出位置Ｘｐの値を第２検出位置Ｘｍの値に一致させる（ステップＳ６）。
【００３８】
上記の如く加減速中か否かの条件に応じて第１検出位置Ｘｐか第２検出位置Ｘｍの何れかの値に設定された励振位置αは、図１に示すように第３演算回路２６から出力されて、第３演算回路２６に接続された信号発生器２７に入力される。信号発生器２７では第３演算回路２６から入力した励振位置αに基づいて、上記（４），（７）式のような２種類の正弦波信号を発生させる。信号発生器２７で発生した２種類の正弦波信号は、信号発生器２７に接続された第１励磁電源１８と第３励磁電源２０にそれぞれ入力される。第１励磁電源１８と第３励磁電源２０では、それぞれの正弦波信号となるように調整した励磁電流Ｉａ´と励磁電流Ｉｂ´とを、第１スライダコイル１５と第２スライダコイル１６とにそれぞれ流す。かくして、従来と同様のループ処理が行われる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態例のリニア形スケール（電磁誘導式位置検出器）によれば、第１スライダコイル１５と第２スライダコイル１６とを備えたスライダ１３と、スケールコイル１７を備え且つスライダ１３に対して平行に向かい合わせに配置されたスケール１４とを有してなる検出部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（電磁誘導式位置検出器）において、制御部１２は、第１スライダコイル１５に上記の第１励磁電流Ｉａを流し、第２スライダコイル１６に上記の第２励磁電流Ｉｂを流す第１，第２，第３及び第４励磁電源１８〜２１と、スケールコイル１７に誘起される上記の誘起電圧Ｖを、上記第１電圧Ｖｍと上記第２電圧Ｖｐとに分離する第１及び第２フィルタ２２，２３と、Ｖｐの位相からＸを求めて、このＸを第１検出位置Ｘｐとして出力する第１演算回路２４と、ＶｍからＶｍが０となるαを求めて、このαを第２検出位置Ｘｍとして出力し、且つ、このαに基づいてＩａ及びＩｂを調整する第２演算回路２３及び信号発生器２７とを有していることを特徴としているため、ループ処理の遅れがなく即時に求められる第１検出位置Ｘｐと、精度の高い第２検出位置Ｘｍの２種類の検出位置を得ることができる。このため、例えば本リニア形スケール（電磁誘導式位置検出器）を工作機械の直線移動軸の位置決め制御などに適用して、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍとを条件に応じて適宜使い分ければ、高速応答の要求に対応することができ、且つ、高検出精度の要求にも対応することができる。
【００４０】
また、本実施の形態例のリニア形スケール（電磁誘導式位置検出器）によれば、制御部１２は、Ｘｐの時間に対する２回微分を行って２回微分値Ａｐを求め、この２回微分値Ａｐが加減速判定の規定値以上の場合にはＸｐを検出位置として出力し、前記２回微分値Ａｐが前記加減速判定の規定値よりも小さい場合にはＸｍを検出位置として出力する第３演算回路２６を有することを特徴としているため、加減速中の高速応答の要求に対応することができ、且つ、加減速中でない場合（位置決めや定速移動などの場合）の高検出精度の要求にも対応することができる。
【００４１】
また、本実施の形態例のリニア形スケール（電磁誘導式位置検出器）によれば、前記第１検出手段から出力されたＸｐと前記第２検出手段から出力されたＸｍの差の絶対値が、異常判定の規定値よりも大きい場合にアラームを出力する第３演算回路２６を有することを特徴としているため、第１検出位置Ｘｐと第２検出位置Ｘｍの２系統の位置検出により、異常を検知することができる。
【００４２】
なお、上記では電磁誘導式位置検出器の一例のとしてリニア形スケールを例に挙げているが、先にも述べたとおり、本発明はロータリ形スケールにも適用することができる。ロータリ形スケールの概要を説明すると、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１４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ステータコイルと第２の一次側コイルとしての第２ステータコイルとを有しており、回転部であるロータは二次側コイルとしてのロータ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ステータコイル及び第２ステータコイル）と、ロータ（即ちロータコイル）は、これらの間に所定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いる。また、第１ステータコイルと第２ステータコイルは１／４ピッチずれている。かかる検出部にたして制御部では上記リニア形スケールの制御部と同様の制御を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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、工作機械、自動車、ロボットなどの各種機器の位置検出部に適用されるインダクトシン方式のリニア形スケールやロータリ形スケールに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態例に係る電磁誘導式位置検出器の構成を示すブロック図である。
【図２】前記電磁誘導式位置検出器の第１演算回路の処理内容を示すブロックである。
【図３】前記電磁誘導式位置検出器の第２演算回路の処理内容を示すブロック図である。
【図４】前記電磁誘導式位置検出器の第３演算回路の処理内容を示すブロック図である。
【図５】（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。
【符号の説明】
【００４５】
１１  検出部
１２  制御部
１３  スライダ
１４  スケール
１５  第１スライダコイル
１６  第２スライダコイル
１７  スケールコイル
１８  第１励磁電源
１９  第２励磁電源
２０  第３励磁電源
２１  第４励磁電源
２２  第１フィルタ
２３  第２フィルタ
２４  第１演算回路
２５  第２演算回路
２６  第３演算回路
２７  信号発生器
【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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