DE102009042893B4

DE102009042893B4 - Positionserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009042893B4
Application number: DE102009042893.3A
Authority: DE
Inventors: Yasukazu Hayashi
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2022-09-15
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5106336B2; DE102009042893A1; JP2010078461A

Abstract

Positionserfassungsvorrichtung mit einem Präzisionspositionssensor (2), der zwei Phasensignale (DC, DS) mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich periodisch mit einer Wellenlänge λ entsprechend einer Bewegung eines beweglichen Teils ändern, und einem Absolutpositionssensor (19), der ein Absolutsignal (ABS) ausgibt, das einer Absolutposition des beweglichen Teils entspricht, und zum Erfassen einer Position in einem Bereich, der länger als die Wellenlänge λ ist, auf Grundlage der zwei Phasensignale (DC, DS) und des Absolutsignals (ABS), mit:einer Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35), die einen Offset jedes der zwei vom Präzisionspositionssensor (2) ausgegebenen Phasensignale (DC, DS) korrigiert;einer Interpolationsoperationseinheit (17), die die zwei Phasensignale (DCE, DSE), die im Offset korrigiert wurden, in eine genaue Position (IP) wandelt;einer Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20), die die Absolutposition des beweglichen Teils auf Grundlage der genauen Position (IP) und des Absolutsignals (ABS) ausgibt; undeiner Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32), die einen Offsetkorrekturwert (COF(P), SOF(P)) für die zwei Phasensignale (DC, DS) entsprechend der Absolutposition vorab speichert;wobei die Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35) den Offset jedes der zwei Phasensignale (DC, DS) auf Grundlage des Offsetkorrekturwerts (COF(P), SOF(P)) korrigiert, wie er der Absolutposition entspricht und aus der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) ausgelesen wird,dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20) ein Absolutpositionssignal (P) ausgibt, das die Absolutposition des beweglichen Teils angibt,und dass die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) derart konfiguriert ist, dass der Offsetkorrekturwert (COF(P), SOF(P)) an einer Adresse abgespeichert wird, die aus einem Signal erzeugt wird, das dadurch erhalten wird, dass das Absolutpositionssignal (P) verzögert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionserfassungsvorrichtung, die das Ausgangssignal eines Positionssensors in Positionsinformation wandelt. Der Positionssensor gibt zwei Phasensignale mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen aus, die sich in Bezug auf eine Messauslenkung sinusförmig mit einer Periode der Wellenlänge λ ändern.
Herkömmlicherweise wurde zum Antreiben der Drehachse beispielsweise eines Kreistischs eines Rotationstischs einer Werkzeugmaschine ein Antriebssystem verwendet, bei dem eine Kombination aus einem Servomotor und einem Drehzahluntersetzer mit einem Schneckengetriebe und dergleichen eingesetzt wird. Jedoch leidet ein Antriebssystem, in dem ein Drehzahluntersetzer eingesetzt wird, unter Problemen wie einer Beeinträchtigung der Genauigkeit auf Grund eines Spiels des Getriebes und einer Einschränkung betreffend eine Verbesserung der Drehgeschwindigkeit. Um diese Probleme zu berücksichtigen, wurde in jüngerer Zeit für die Drehachse ein Direktantriebssystem mit eingebautem Motor verwendet, das auf einfache Weise hohe Genauigkeit und hohe Geschwindigkeit erzielen kann. Zur Positionsregelung wurde für den Kreistisch einer Werkzeugmaschine bisher eine Positionserfassungsvorrichtung hoher Genauigkeit verwendet. Bei dieser Positionserfassungsvorrichtung wurde, um die Positionserfassungsgenauigkeit zu verbessern, ein Positionssensor verwendet, der zwei Auslenkungssignale mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich mit kurzer Periode in Bezug auf die Messauslenkung sinusförmig ändern, da dann, wenn die Genauigkeit der Unterteilung innerhalb der durch Interpolation der zwei Signale erhaltenen Periode (nachfolgend als „Interpolationsgenauigkeit“ bezeichnet) niedrig ist, das Verhältnis der die tatsächliche Positionserfassungsgenauigkeit beeinflussenden Interpolationsgenauigkeit klein ist, solange die Periode kurz ist.
Da jedoch eine Drehung der Drehachse mit hoher Geschwindigkeit zu einer übermäßig hohen Frequenz des Ausgangssignals des Positionssensors führt, kann eine derartige Positionserfassungsvorrichtung dann nicht verwendet werden, wenn die Drehgeschwindigkeit hoch ist. Demgemäß ist die Möglichkeit, die Drehachse mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, durch die Positionserfassungsvorrichtung eingeschränkt, wenn zu ihrem Antreiben ein Direktantriebssystem mit Motor verwendet wird, mit dem leicht eine Drehung hoher Geschwindigkeit erzielt werden kann.
Unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Hintergrunds bestand Bedarf an einer Positionserfassungsvorrichtung, mit der selbst dann eine Verbesserung der Interpolationsgenauigkeit erzielt werden kann, wenn ein Positionssensor verwendet wird, der ein einer Messauslenkung entsprechendes Signal großer Periode ausgibt.
Die 5 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer herkömmlichen Positionserfassungsvorrichtung. Ferner ist die 6 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Interpolationsvorgangs, wie er durch eine in der 5 dargestellte Signalverarbeitungsschaltung 29 ausgeführt wird. In der 5 besteht ein an einer Drehachse 1 befestigter Rotor 21 aus einem Magnetkörper mit 36 Vorsprüngen oder Vertiefungen an seinem Außenumfang mit einer Schrittweite von 10 Grad, entsprechend einer Wellenlänge λ eines Ausgangssignals eines Positionssensors. Ferner ist an einem der 36 Vorsprünge des Rotors 21 ein den Ursprung anzeigender Vorsprung 22, der ebenfalls aus einem Magnetkörper besteht, angebracht. Weiterhin ist benachbart zur Außenumfangsfläche des Rotors 21 eine gedruckte Leiterplatte 23 angeordnet, die an einem sich nicht drehenden Teil eines Messobjekts (Motor) befestigt ist. Diese gedruckte Leiterplatte 23 ist mit zwei Arten von Erfassungswicklungen 24 und 25 versehen, die aus Leitermustern mit Sinusform bestehen und sie verfügt über eine Erfassungswicklung 26 zum Erfassen des den Ursprung anzeigenden Vorsprungs 22 am Rotor 21. Außerdem ist an der Rückseite der gedruckten Leiterplatte 23 ein Elektromagnet 27 vorhanden, der dadurch einen Wechselerregungsfluss zum Rotor 21 hin erzeugt, dass ein Wechselstrom I·SIN(200000πt) mit einer Frequenz von 100 kHz durch eine Erregerwicklung 28 geschickt wird.
Wenn sich beim Positionssensor mit dem obigen Aufbau die Drehachse 1 dreht, ändert sich die Stärke des Wechselflusses auf Grund einer Reluktanzänderung, zu der es durch die Vertiefungen und Vorsprünge am Außenumfang des Rotors 21 kommt, so dass die Erfassungswicklungen 24 und 25 elektromotorische Spannungen SC und SS erzeugen, deren Amplitude auf einen Kosinuswert bzw. einen Sinuswert abhängig von der Drehauslenkung θ moduliert ist. Diese Signale SC und SS werden in die Signalverarbeitungsschaltung 29 eingegeben, in der Verstärker 3 und 4 dieselben verstärken und Signale AC bzw. AS ausgeben. Beim in der 5 dargestellten Beispiel beträgt die Frequenz des Erregungssignals 100 kHz, und wenn der Drehwinkel der Drehachse 1θ beträgt und die Amplitude des Ausgangssignals G ist, können die Signale AC und AS durch die folgenden Ausdrücke (1) und (2) wiedergegeben werden: $AC = G - COS (36 θ) SIN (200000 π t)$
$AS = G - SIN (36 θ) SIN (200000 π t)$
Diese Signale werden dann durch AD-Wandler 6 bzw. 7 mit einem Timing von SIN(200000πt)=1 unter Verwendung eines von einer Timingsteuerungseinheit 5 ausgegebenen Pulssignals TIM mit einer Frequenz von 10 µs synchron mit dem Anregungssignal abgetastet und digitalisiert und in Zahlenwerte DC und DS gewandelt. Dadurch können diese Zahlenwerte DC und DS durch die folgenden Ausdrücke (3) bzw. (4) angegeben werden: $DC = G - COS (36 θ)$
$DS = G - SIN (36 θ)$
Wie oben beschrieben, kann davon ausgegangen werden, dass der Positionssensor in der in der 5 dargestellten Positionserfassungsvorrichtung zwei Phasensignale mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich sinusförmig mit einer Periode der Wellenlänge λ (10 Grad) einer Messauslenkung ändern.
Da, auf Grund der Installationsbedingungen des Rotors 21 und der Erfassungswicklungen 24 und 25 sowie einer Variation der Eigenschaften des Signalverstärkers usw., die digitalisierten beiden Phasensignale DC und DS Offsetspannungen COF, eine Phasendifferenz P und ein Amplitudenverhältnis B zwischen ihnen beiden enthalten, können die obigen Ausdrücke (3) und (4) in strengem Sinn durch die folgenden Ausdrücke (5) bzw. (6) dargestellt werden: $DC = G - COS (36 θ) + COF$
$DS = B \cdot G - SIN (36 θ) + P \cdot G - SIN (36 θ) + SOF$
Normalerweise nimmt die Interpolationsgenauigkeit ab, wenn eine Interpolation direkt auf die nicht korrigierten beiden Phasensignale DC und DS angewandt wird. Um diesen Nachteil zu berücksichtigen, werden, bei der Positionserfassungsvorrichtung der 5, die Offsetwerte COF und SOF, wie sie in den beiden Phasensignalen DC und DS enthalten sind, sowie ein Phasenkorrekturwert PHJ(=P) und ein Amplitudenkorrekturwert BAJ(=1/B) zum Korrigieren der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses zwischen den beiden Signalen vorab beim Herstellen der Positionserfassungsvorrichtung gemessen und in einem in ihr vorhandenen nichtflüchtigen Speicher oder dergleichen abgespeichert, und dann werden sie vor dem Start der Positionserfassung, wenn die Spannung der Positionserfassungsvorrichtung eingeschaltet ist, in Speichervorrichtungen 10, 11, 12 und 13 eingeschrieben. Subtrahierer 8 und 9 entfernen die in den Speichervorrichtungen 10 und 11 gespeicherten Offsetkorrekturwerte aus den Zahlenwerten DC bzw. DS, um Zahlenwerte DCA bzw. DSA zu erhalten. Ferner subtrahiert ein Subtrahierer 14 vom Zahlenwert DSA einen Wert, der dadurch erhalten wird, dass der in der Speichervorrichtung 12 gespeicherte Phasenkorrekturwert PHJ mit dem Zahlenwert DCA multipliziert wird, um dadurch einen Zahlenwert DSB zu liefern, aus dem eine Phasenfehlerkomponente entfernt wurde. Der Zahlenwert DSB wird ferner mit dem in der Speichervorrichtung 13 gespeicherten Amplitudenverhältnis-Korrekturwert BAJ unter Verwendung eines Multiplizierers 16 multipliziert, um einen Zahlenwert DSC mit einer Amplitude zu liefern, die im Wesentlichen derjenigen des Zahlenwerts DCA entspricht. Eine Interpolationsoperationseinheit 17 führt, wenn zwei Variable in sie eingegeben werden, eine Arctangensoperation in Bezug auf die Zahlenwerte DCA und DCS aus, um sie in ein Positionssignal IP zu wandeln, das einen Rotationswert hoher Genauigkeit für die Drehachse 1 innerhalb einer (1/36)-Drehung angibt.
Bei dieser Positionserfassungsvorrichtung werden, auf Grund einer Zählverarbeitung oder dergleichen auf Grundlage einer Änderung des Positionssignals IP, Positionsdaten für mindestens eine oder auch mehrere Drehungen der Drehachse 1 erhalten und an eine Motorsteuerungseinheit usw. ausgegeben. Ferner ist in der 5 zusätzlich zum Positionssensor, der eine Position mit hoher Genauigkeit erfasst, ein Absolutpositionssensor vorhanden, der ein den Ursprung anzeigendes Absolutpositionssignal ausgibt, wenn sich der Vorsprung 22 am Rotor 21 der Erfassungswicklung 26 nähert. Wenn bei einem derartigen Positionserfassungssensor das den Ursprung anzeigende Absolutpositionssignal ausgegeben wird, wird ein Zählwert für eine Inkrementverarbeitung abgespeichert, und der so abgespeicherte Zählwert wird als Offset der Position von einem Inkrementzählwert subtrahiert, so dass anschließend die Rotationsposition der Drehachse 1 innerhalb einer Umdrehung als Absolutwert erfasst werden kann.
Ferner kann eine Positionserfassungsvorrichtung einen Rotor 21 aufweisen, bei dem eine Kreisscheibe mit Absolutmustern hinzugefügt ist, und an der gedruckten Leiterplatte 23 kann ein Absolutpositionssensor mit mehreren Wicklungen zum Lesen dieser Absolutmuster angebracht sein. Eine derartige Positionserfassungsvorrichtung kann die Absolutposition ab dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Betätigen des Rotors 21 erfassen.
Auch ist in EP 1 970 672 A2 eine Technik zum Erfassen eines Offsets, einem Amplitudenverhältnisses und einer Phasendifferenz, die sich abhängig von der Rotationsposition des Rotors 21 ändern, mit hoher Genauigkeit unter Verwendung einer Fourieranalyse offenbart, um zwei Phasensignale für jede Rotationsposition zu korrigieren, wodurch die Interpolationsgenauigkeit erhöht ist.
Mit der in der 5 dargestellten Positionserfassungsvorrichtung ist es möglich, die Interpolationsgenauigkeit dadurch in gewissem Ausmaß zu verbessern, dass die voreingestellten Korrekturwerte, wie solche für den Offset, die Phasendifferenz, das Amplitudenverhältnis usw. zwischen den beiden Phasensignalen verwendet werden. Wenn jedoch versucht wird, die Interpolationsgenauigkeit weiter zu verbessern, bestehen Schwierigkeiten, wenn die voreingestellten Korrekturwerte verwendet werden, da der Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis abhängig von der Rotationsposition eine geringe Änderung erfahren. Demgemäß wurde die in EP 1 970 672 A2 offenbarte Technik herkömmlicherweise dazu verwendet, den Offset, das Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz, die sich abhängig von der Rotationsposition ändern, zu erfassen, und die zwei Phasensignale für jede Rotationsposition zum Korrigieren, um dadurch die Interpolationsgenauigkeit zu verbessern.
Die oben beschriebene Technik gemäß EP 1 970 672 A2 leidet unter den folgenden Problemen. Es ist erforderlich, Daten für mindestens acht oder noch mehr Punkte innerhalb der Wellenlänge λ zu erhalten, um eine Fourieranalyse für den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale, wie innerhalb der Wellenlänge λ erhalten, mit hoher Genauigkeit auszuführen, und bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit kann die für die Fourieranalyse erforderliche Anzahl von einzelnen Datenwerten nicht erhalten werden. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Genauigkeit bei Drehung mit hoher Geschwindigkeit. Ferner sind, wenn die Werte für den Offset, das Amplitudenverhältnis, die Phasendifferenz usw., wie sie für jede Verschiebung um λ erfasst werden, solche Werte sind, die im vorigen λ-Bereich optimal waren, im benachbarten Bereich notwendigerweise ebenfalls optimal. Demgemäß ist die Interpolationsgenauigkeit gering, wenn ein Sensor verwendet wird, der ein Auslenkungssignal ausgibt, bei dem der Änderungswert, den Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis abhängig von einer Änderung der Position groß ist.
US 4 524 347 A offenbart eine Positionsmessvorrichtung, umfassend einen Kodierer, ein Skalenelement und ein Indexelement, die gemeinsam dazu angeordnet sind, zwei periodische Wellenformen gleicher Frequenz und im Quadrat zueinander zu erzeugen. Fehler in den Wellenformen werden korrigiert, und die korrigierten Wellenformen werden dazu verwendet, eine Anzeige der Position zu erzeugen, die durch die Wellenformen erzeugt wird. Die zwei Positionsanzeigen werden kombiniert, um eine hochauflösende Ausgabe zu erzeugen.
DE 10 2004 039 379 B4 offenbart ein Verfahren zur Korrektur systematischer Spursignalfehler von inkrementellen Positions- oder Drehwinkelgebern, die zumindest zwei um einen Phasenwinkel verschobene, näherungsweise sinusförmige periodengleiche Spursignale erzeugen. Vergleichbare Verfahren und entsprechende Vorrichtungen sind durch US 2003 / 0 001 564 A1, US 7 250 881 B2 und US 5 305 241 A offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionserfassungsvorrichtung zu schaffen, bei der unabhängig von der Drehgeschwindigkeit eine Komponente entfernt wird, die die Interpolationsgenauigkeit beeinträchtigt und die in zwei Auslenkungssignalen mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen enthalten ist, die eine Änderung des Sinusverlaufs mit einer Periode des Zyklus oder der Wellenlänge λ in Bezug auf die Messauslenkung erfahren. Wenn diese Komponente entfernt wird, ist die Interpolationsgenauigkeit verbessert, und zwar auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten.
Diese Aufgabe ist durch die Positionserfassungsvorrichtungen gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1, 6 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Durch die Erfindung ist es möglich, unter Ausnutzung des in EP 1 970 672 A2 offenbarten Verfahrens beispielsweise Werte für den Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis, entsprechend der Absolutposition, für zwei Phasensignale, deren Sinusverlauf sich mit einer Periode einer Wellenlänge λ in Bezug auf die Messauslenkung ändert, zu erfassen und vorab in einem Speicher abzuspeichern. Ferner werden die zwei Auslenkungssignale unter Verwendung der optimalen Werte für den Offset, die Position und das Amplitudenverhältnis entsprechend der Absolutposition korrigiert und interpoliert. Demgemäß kann selbst dann eine Positionserfassung mit hoher Genauigkeit erzielt werden, wenn ein Sensor verwendet wird, der ein Auslenkungssignal ausgibt, bei dem das Ausmaß der Änderung des Offsets, der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses abhängig von einer Positionsänderung groß ist. Außerdem kann eine Positionserfassung mit hoher Genauigkeit erfolgen, da die Interpolationsverarbeitung unter Verwendung der optimalen Werte des Offsets, der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses, entsprechend der Absolutposition, selbst bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird. Darüber hinaus kann selbst dann, wenn sich die Werte des Offsets, der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses abhängig von einer Änderung der Umgebung ändern, eine Korrektur im Wesentlichen in Echtzeit entsprechend einer derartigen Änderung ausgeführt werden, so dass eine mit hoher Genauigkeit arbeitende Positionserfassungsvorrichtung erhalten werden kann, die frei von einer Beeinträchtigung über die Zeit hinweg ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.

1 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Positionserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Offsetentfernungs-Verarbeitungseinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer herkömmlichen Positionserfassungsvorrichtung; und
6 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Interpolationsvorgangs einer Signalverarbeitungsschaltung in der Positionserfassungsvorrichtung der 5.

In der 1 sind Elemente mit denselben Funktionen wie denjenigen von Elementen in der 5 oder 6 mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Die 2 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Betriebs einer Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit 35 in der 1, und die 4 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Betriebs einer Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit 59 in der 1. In den 2, 3 und 4 sind gemeinsame Blöcke mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es sind dieselben Signalnamen verwendet.
Gemäß der 1 sind ein Rotor 21, der mit demjenigen in der 5 übereinstimmt, und eine Absolutcodeplatte 18 an einer Drehachse 1 befestigt. Die 1 veranschaulicht ferner einen Präzisionspositionssensor 2, der den Erfassungssensoren 24 und 25 der 5 ähnlich ist. Ein Code der Absolutcodeplatte 18 wird durch den Absolutpositionssensor 19 in ein Absolutsignal ABS gewandelt, bei dem es sich um ein elektrisches Signal handelt, das an eine Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit 20 ausgegeben wird. Die Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit 20 kombiniert ein von einer Interpolationsoperationseinheit 17 geliefertes Positionssignal IP hoher Genauigkeit und ein grobes Absolutpositionssignal, das durch Anwenden einer Signalverarbeitung auf das Absolutsignal ABS erhalten wird, um dadurch ein Absolutpositionssignal P zu erhalten und auszugeben, das eine Absolutposition mit hoher Genauigkeit anzeigt.
Eine Radiusoperationseinheit 30 empfängt von der Präzisionspositionssensoreinheit 2 zwei digitalisierte Phasensignale DC und DS, und sie gibt ein Signal R aus, das die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale DC und DS repräsentiert. Eine FFT-Verarbeitungseinheit 31 tastet das Signal R auf Grundlage einer Änderung des Positionssignals IP mit Intervallen von (1/32) λ ab, und sie führt betreffend die Signale R für 32 Punkte, für jede Bewegung der Drehachse um λ, eine schnelle Fouriertransformation aus. Die FFT-Verarbeitungseinheit 31 gibt Signale COFR und SOFR aus, die Verdoppelwerte einer Kosinus- bzw. einer Sinuskomponente sind und nach der Fourieranalyse die Wellenlänge λ aufweisen, und die im Wesentlichen Offsetwerten der Signale DC und DS entsprechen. Auch gibt die FFT-Verarbeitungseinheit 31 ein Signal PHR aus, bei dem es sich um einen Wert handelt, der dadurch erhalten wird, dass das Doppelte der Sinuskomponente von (λ/2), wobei es sich um die halbe Wellenlänge λ nach der Fourieranalyse handelt, durch eine Komponente 0-ter Ordnung geteilt wird, und wobei dieses Signal PHR der Phasendifferenz zwischen den Signalen DC und DS entspricht. Außerdem gibt die FFT-Verarbeitungseinheit 31 auch ein Signal BAR aus, bei dem es sich um einen Wert handelt, der dadurch erhalten wird, dass als Erstes zwei Werte dadurch erhalten werden, dass eine Kosinuskomponente von (λ/2), wobei es sich um die halbe Wellenlänge λ nach der Fourieranalyse in Bezug auf eine Komponente 0-ter Ordnung handelt, bzw. eine Kosinuskomponente von (λ/2) subtrahiert wird, die die halbe Wellenlänge λ nach der Fourieranalyse in Bezug auf eine Komponente 0-ter Ordnung ist, wobei dann der sich aus der Addition ergebende Wert durch den sich bei der Subtraktion ergebenden Wert geteilt wird, was dem Amplitudenverhältnis zwischen den Signalen DC und DS entspricht. Wenn hierbei die Schwankung der Amplitude der zwei Phasensignale SC und SS vom Positionssensor 2 klein ist, kann als Komponente 0-ter Ordnung nach der FFT-Verarbeitung ein fester Wert verwendet werden, um den Phasendifferenzkorrekturwert und den Amplitudenverhältnis-Korrekturwert zu erfassen.
Wenn ein den Automatikmodus einstellendes Signal ATSET auf EIN gesetzt ist, werden die Signale COFR und SOFR, das Signal PHR und das Signal BAR in eine Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32, eine Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 bzw. eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 an dem Absolutpositionssignal P entsprechenden Adressen abgespeichert. Hierbei sind die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32, die Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 und die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 so konfiguriert, dass die Eingangssignale COFR und SOFR, PHR bzw. BAR direkt als Ausgangssignale COF(P) und SOF(P), PH(P) bzw. BAR(P) ausgegeben werden, wenn das Signal ATSET zum Einstellen des Automatikmodus auf EIN gesetzt ist. Die Vorrichtung ist auch so konfiguriert, dass die Adresse, an der die Daten tatsächlich eingeschrieben werden, aus einem Signal erzeugt wird, dass dadurch erhalten wird, dass das Absolutpositionssignal P verzögert wird.
Wenn beim obigen Aufbau das Signal ATSET zum Einstellen des Automatikmodus auf AUS gesetzt ist, entsprechen die Offsetkorrekturwertsignale COF(P) und SOF(P), das Phasendifferenzkorrektursignal PH(P) und das Amplitudenverhältniskorrektursignal BA(P), wie sie von der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32, der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 bzw. der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 ausgegeben werden, Korrekturwerten an der Absolutposition.
Mit den oben beschriebenen Funktionen können, unmittelbar nach dem Installieren der Positionserfassungsvorrichtung an einer Maschine, die das Erfassungsobjekt bildet, der Absolutposition P entsprechende Korrekturwerte dadurch voreingestellt werden, dass dafür gesorgt wird, dass sich die Drehachse 1 mit niedriger Geschwindigkeit dreht und das Signal ATSET zum Einstellen des Automatikmodus entsprechend der Absolutposition P nur einmal auf EIN geschaltet wird, wobei die Voreinstellung in der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32, der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 und der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 erfolgt.
In einer Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit 35 korrigieren Subtrahierer 36 und 37 die zwei Phasensignale DC und DS mittels der Offsetkorrekturwerte COF(P) bzw. SOF(P), entsprechend der Absolutposition IP, wobei diese Werte durch die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32 ausgegeben werden, um dann korrigierte Signale DCD bzw. DSD auszugeben. Eine Radiusoperationseinheit 40 führt eine Operation für die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei korrigierten Signale DCD und DSD aus, wie sie dadurch erhalten wurden, dass die zwei Phasensignale mit den Werten der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32 korrigiert wurden, und sie gibt das Ergebnis als Signal RA aus. Eine FFT-Verarbeitungseinheit 41 tastet das Signal RA mit Intervallen von (1/32)λ auf Grundlage einer Änderung des Positionssignals IP ab und führt eine schnelle Fouriertransformation betreffend die Signale RA für 32 Punkte, für jede Bewegung des Rotors 21 um λ, aus. Ferner gibt die FFT-Verarbeitungseinheit 41 Werte aus, die das Doppelte der Kosinuskomponente und der Sinuskomponente mit der Wellenlänge λ nach der Fourieranalyse sind, wobei die Ausgabe als Signal COFR bzw. SOFR erfolgt. Dabei sind die Signale COFR und SOFR Offsetkomponenten, wie sie in den betreffend korrigierten Signalen DCD bzw. DSD enthalten sind, und dies kann als Offsetvariationswert auf Grund einer zeitlichen Änderung seit der Erfassung der Korrekturwerte für die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit 32 angesehen werden.
Tiefpassfilter 42 und 43 entfernen hochfrequente Komponenten der betreffend den Offset korrigierten Signale DCD bzw. DSD, und sie geben Signale COLP bzw. SOLP aus. Wenn sich die Drehachse mit hoher Geschwindigkeit dreht und die Frequenzen der Signale DCD und DSD ausreichend höher als die Grenzfrequenzen der Tiefpassfilter 42 und 43 sind, können die Signale COLP und SOLP so angesehen werden, dass sie den Offsetkomponenten der Signale DCD bzw. DSD entsprechen. Ein Geschwindigkeitsdetektor 45 erfasst die Geschwindigkeit ab einer Änderung des Positionssignals IP pro Zeiteinheit. Wenn der Geschwindigkeitsdetektor eine vorbestimmte Geschwindigkeit oder eine höhere Geschwindigkeit erkennt, schaltet er ein Signal LPSET auf EIN, und er sorgt dafür, dass eine Offseteinstellwert-Speichereinheit 44 die von den Tiefpassfiltern 42 und 43 ausgegebenen Ausgangssignale COLP und SOLP speichert und diese Signale als Signale COAJ bzw. SOAJ ausgibt. Wenn sich die Drehachse 1 mit niedriger Geschwindigkeit dreht, schaltet der Geschwindigkeitsdetektor 45 das Signal RSET jedesmal dann auf EIN und auf AUS, wenn sich der Rotor um λ bewegt, und er sorgt dafür, dass die Offseteinstellwert-Speichereinheit 44 die Ausgangssignale CORF und SOFR der FFT-Verarbeitungseinheit 41 speichert und diese Signale als Signale COAJ bzw. SOAF ausgibt. Subtrahierer 38 und 39 subtrahieren die dem Offsetvariationswert entsprechenden Signale COAJ und SOAJ von den betreffend den Offset korrigierten Signalen DCD bzw. DSC, und sie geben sich ergebende Signale DCD und DSE aus. Wie oben beschrieben, kann die Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit 35 die in den zwei Phasensignalen enthaltenen Offsetkomponenten unabhängig von der Drehgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit korrigieren.
Eine Radiusoperationseinheit 56 berechnet die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei in der Phase korrigierte Signale DCE und DSF, die mittels eines Werts von der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 einer Phasenkorrektur in Bezug auf die zwei Phasensignale unterzogen wurden, und sie gibt ein sich ergebendes Signal RB aus. Eine FFT-Verarbeitungseinheit 57 tastet das Signal RB mit Intervallen von (1/32)λ auf Grundlage einer Änderung des Positionssignals IP ab, und sie führt eine schnelle Fouriertransformation betreffend die Signale RB für 32 Punkte, für jede Bewegung des Rotors 21 um λ, aus. Ferner gibt die FFT-Verarbeitungseinheit 57 als Signal PHR einen Wert aus, der dadurch erhalten wird, dass das Doppelte einer Sinuskomponente mit der halben Wellenlänge (λ/2) nach der Fourieranalyse durch eine Komponente 0-ter Ordnung geteilt wird. Dabei ist das Signal PHR ein Wert, der den Anteil einer Komponente mit einer Phase repräsentiert, die identisch mit der Phase des Signals DCE ist, wie im betreffend die Phase korrigierten Signal DSF enthalten. Demgemäß kann das Signal PHR als Phasendifferenzvariationswert auf Grund einer zeitlichen Änderung seit der Erfassung des Korrekturwerts für die Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit 33 angesehen werden.
Ein Multiplizierer 51 multipliziert das Signal DCE mit dem Signal DSF, und er gibt ein Signal PX aus, das die Korrelation zwischen den beiden Signalen repräsentiert. Ein Quadrierer 52 führt eine Quadrierung des Signals DCE aus, und er gibt ein sich ergebendes Signal CS aus. Tiefpassfilter 53 und 54 entfernen hochfrequente Komponenten aus den Signalen PX bzw. CS, und sie geben die sich ergebenden Signale PXLP bzw. CSLP aus.
Ferner gibt ein Dividierer 55 ein Signal PHLP aus, das durch Teilen des Signals PXLP durch das Signal CSLP erhalten wird. Durch die oben beschriebene Verarbeitung verfügt, wenn sich die Drehachse 1 mit hoher Geschwindigkeit dreht und die Frequenzen der Signale DCE und DSF ausreichend höher als die Grenzfrequenzen der Tiefpassfilter 53 und 54 sind, das Signal PLP einen Wert, der den Anteil einer Komponente mit derselben Phase wie der des Signals DCE, wie im in der Phase korrigierten Signal DSF enthalten, repräsentiert. Hierbei kann, während beim obigen Beispiel das Signal PXLP auf Grundlage des Signals DCE erzeugt wird, dieses Signal PXLP auch einen festen Wert darstellen, wenn die Amplitudenschwankung der zwei Phasensignale SC und SS des Positionssensor 2 klein ist. In diesem Fall sind der Quadrierer 52 und das Tiefpassfilter 54 nicht erforderlich.
Eine Phasendifferenzeinstellwert-Speichereinheit 58 schaltet das Signal LPSET bei der vorbestimmten Geschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit auf EIN, und sie speichert das Ausgangssignal PLP des Dividierers 55 und gibt es als Signal PHAJ aus. Bei niedriger Drehgeschwindigkeit wird andererseits das Ausgangssignal PHR der FFT-Verarbeitungseinheit 57 auf Grundlage des Signals RSET in der Phasendifferenzeinstellwert-Speichereinheit 58 abgespeichert, und es wird das Signal PHAJ ausgegeben. Ein Multiplizierer 49 multipliziert das Signal DCE mit dem Signal PHAJ, und er gibt das sich ergebende Signal DCC aus. Ein Subtrahierer 50 subtrahiert das Signal DCC, das einem Phasenvariationswert entspricht, vom in der Phase korrigierten Signal DSF, und er gibt das sich ergebende Signal als Signal DSG aus. Infolge dessen kann eine Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit 46 eine Phasenkorrektur mit hoher Genauigkeit ausführen, so dass die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen unabhängig von der Drehgeschwindigkeit 90 Grad beträgt.
In der Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit 59 multipliziert ein Multiplizierer 60 das Signal DSG, das der Offsetkorrektur und der Phasendifferenzkorrektur unterzogen wurde, mit einem Amplitudenkorrekturwert BA(P), der der Absolutposition IP entspricht und durch die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 ausgegeben wird, und sie gibt ein sich ergebendes Signal DSH aus. So entspricht die Amplitude dieses Signals DSH im Wesentlichen derjenigen des Signals DCE.
Eine Radiusoperationseinheit 64 berechnet die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Signale DCE und DSH, die durch Anwenden einer Amplitudenkorrektur auf die zwei Phasensignale unter Verwendung eines Werts aus der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 erhalten wurden, und sie gibt das sich ergebende Signal als Signal RC aus. Eine FFT-Verarbeitungseinheit 65 tastet dieses Signal RC mit Intervallen von (1/32)λ auf Grundlage einer Änderung des Positionssignals IP ab, und sie führt für jede Bewegung des Rotors 21 um λ eine schnelle Fouriertransformation für die Signale RC für 32 Punkte aus. Ferner gibt die FFT-Verarbeitungseinheit 65 als Signal BAR einen Wert aus, der dadurch erhalten wird, dass als Erstes zwei Werte dadurch erhalten werden, dass eine Kosinuskomponente von (λ/2), wobei es sich um die halbe Wellenlänge λ nach einer Fourieranalyse in Bezug auf eine Komponente 0-ter Ordnung handelt, addiert wird bzw. eine Kosinuskomponente von (λ/2), wobei es sich um die halbe Wellenlänge λ nach einer Fourieranalyse in Bezug auf eine Komponente 0-ter Ordnung handelt, subtrahiert wird, wobei dann der sich ergebende Additionswert durch den sich ergebenden Subtraktionswert geteilt wird. Dabei zeigt das Signal BAR einen Wert, der das Verhältnis des in der Amplitude korrigierten Signals DSH und des Signals DCE zeigt. Demgemäß kann das Signal DSH als Amplitudenverhältnisvariationswert auf Grund einer zeitlichen Änderung seit dem Erfassen des Korrekturwerts für die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit 34 angesehen werden.
Ein Quadrierer 61 führt eine Quadrieroperation am Signal DSH aus, um ein sich ergebendes Signal SS auszugeben. Ein Tiefpassfilter 62 entfernt eine hochfrequente Komponente aus dem Signal SS und gibt ein Signal SSLP aus. Ferner gibt ein Dividierer 63 ein Signal BALP aus, das durch Teilen des Signals CSLP durch das Signal SSLP erhalten wurde. Durch die obige Verarbeitung entspricht, wenn sich die Drehachse 1 mit hoher Geschwindigkeit dreht und die Frequenzen der Signale DCE und DSH ausreichend höher als die Grenzfrequenzen der Tiefpassfilter 62 und 54 sind, das Signal BALP einem Wert, der dem Amplitudenverhältnis zwischen dem in der Amplitude korrigierten Signal DSH und dem Signal DCE entspricht.
Eine Amplitudenverhältniseinstellwert-Speichereinheit 66 speichert, bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder höher, wenn das Signal LPSET auf EIN geschaltet ist, das Ausgangssignal BALP des Dividierers 63 EIN, und sie gibt ein Signal BAAJ aus. Ferner wird, bei niedriger Drehgeschwindigkeit, auf Grundlage des Signals RSET das Ausgangssignal BAR der FFT-Verarbeitungseinheit 65 in die Amplitudenverhältniseinstellwert-Speichereinheit 66 eingespeichert, die das Signal BAAJ ausgibt. Ein Multiplizierer 67 multipliziert das Signal DSH mit dem Signal BAAJ, und er gibt ein sich ergebendes Signal DSI aus. Infolgedessen kann die Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit 59 die Amplituden der zwei Signale unabhängig von der Drehgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit zur Übereinstimmung bringen. Während beim obigen Beispiel die Radiusoperationseinheiten 40, 56 und 64 sowie die FFT-Verarbeitungseinheiten 41, 57 und 65 als verschiedene Blöcke beschrieben sind, ist es auch möglich, da der Offset, die Phasendifferenz und das Amplitudenverhältnis durch Fourieranalyse auf vollständig getrennte Weise behandelt werden können, auch möglich, für die zwei Phasensignale, die der Offsetkorrektur, der Phasendifferenzkorrektur und der Amplitudenverhältniskorrektur unterzogen wurden, insgesamt eine Radiusoperationseinheit und eine FFT-Verarbeitungseinheit bereitzustellen, oder es ist auch möglich, die Radiusoperationseinheit 30 und die FFT-Verarbeitungseinheit 31 für diesen Zweck zu verwenden. Außerdem können die Verarbeitungsvorrichtungen wie die Radiusoperationseinheit 30 und die FFT-Verarbeitungseinheit 31 dazu verwendet werden, den Offsetvariationswert, den Phasendifferenzvariationswert und den Amplitudenverhältnisvariationswert der zwei Phasensignale DCE und DSI zu erfassen, die der Offsetkorrektur, der Phasendifferenzkorrektur und der Amplitudenverhältniskorrektur unterzogen wurden. In diesem Fall entspricht der von der FFT-Verarbeitungseinheit ausgegebene Wert einem Inkrement jedes Variationswerts, und daher ist es möglich, die Erfindung dadurch zu realisieren, dass der Offsetvariationswert, der Phasendifferenzvariationswert und der Amplitudenverhältnisvariationswert dadurch erhalten werden, dass der Erfassungswert zum Ausgangswert jeder Einstellwert-Speichereinheit addiert wird.

Claims

Positionserfassungsvorrichtung mit einem Präzisionspositionssensor (2), der zwei Phasensignale (DC, DS) mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich periodisch mit einer Wellenlänge λ entsprechend einer Bewegung eines beweglichen Teils ändern, und einem Absolutpositionssensor (19), der ein Absolutsignal (ABS) ausgibt, das einer Absolutposition des beweglichen Teils entspricht, und zum Erfassen einer Position in einem Bereich, der länger als die Wellenlänge λ ist, auf Grundlage der zwei Phasensignale (DC, DS) und des Absolutsignals (ABS), mit: einer Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35), die einen Offset jedes der zwei vom Präzisionspositionssensor (2) ausgegebenen Phasensignale (DC, DS) korrigiert; einer Interpolationsoperationseinheit (17), die die zwei Phasensignale (DCE, DSE), die im Offset korrigiert wurden, in eine genaue Position (IP) wandelt; einer Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20), die die Absolutposition des beweglichen Teils auf Grundlage der genauen Position (IP) und des Absolutsignals (ABS) ausgibt; und einer Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32), die einen Offsetkorrekturwert (COF(P), SOF(P)) für die zwei Phasensignale (DC, DS) entsprechend der Absolutposition vorab speichert; wobei die Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35) den Offset jedes der zwei Phasensignale (DC, DS) auf Grundlage des Offsetkorrekturwerts (COF(P), SOF(P)) korrigiert, wie er der Absolutposition entspricht und aus der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) ausgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20) ein Absolutpositionssignal (P) ausgibt, das die Absolutposition des beweglichen Teils angibt, und dass die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) derart konfiguriert ist, dass der Offsetkorrekturwert (COF(P), SOF(P)) an einer Adresse abgespeichert wird, die aus einem Signal erzeugt wird, das dadurch erhalten wird, dass das Absolutpositionssignal (P) verzögert wird.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35) Folgendes aufweist: eine Offsetvariationswert-Erfassungseinheit, die einen Offsetvariationswert erfasst, wie er in den zwei im Offset korrigierten Phasensignalen (DCD, DSD) enthalten ist, was auf Grundlage der genauen Position (IP) und der zwei im Offset korrigierten Phasensignale (DCD, DSD) erfolgt, deren Offset durch den Wert aus der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) korrigiert wurde; und eine Offseteinstellwert-Speichereinheit (44), die einen Offseteinstellwert auf Grundlage eines durch die Offsetvariationswert-Erfassungseinheit erfassten Werts speichert; und wobei die Offsetkorrektur-Verarbeitungseinheit (35) den Offset jedes der zwei Phasensignale (DC, DS) auf Grundlage des entsprechend der Absolutposition aus der Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) ausgelesenen Offsetkorrekturwerts (COF(P), SOF(P)) und eines in der Offseteinstellwert-Speichereinheit (44) abgespeicherten Werts korrigiert.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetvariationswert-Erfassungseinheit eine Offsetvariation der zwei Phasensignale (DC, DS) durch Anwenden einer Fourieranalyse auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCD, DSD), die im Offset korrigiert wurden, in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetvariationswert-Erfassungseinheit Folgendes aufweist: einen Geschwindigkeitsdetektor (45), der die Drehgeschwindigkeit des beweglichen Teils ab einer Änderung der genauen Position (IP) erfasst; und zwei Tiefpassfilter (42, 43), in die die zwei Phasensignale (DCD, DSD) eingegeben werden, deren Offset jeweils korrigiert wurde; wobei die Offsetvariationswert-Erfassungseinheit die Ausgangswerte (COLP, SOLP) der zwei Tiefpassfilter (42, 43) als Offsetvariationswert, entsprechend der durch den Geschwindigkeitsdetektor (45) erfassten Drehgeschwindigkeit, bestimmt.
Positionserfassungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Offsetkorrekturwert-Erfassungseinheit, die einen Offsetkorrekturwert der zwei Phasensignale (DC, DS) durch Anwenden einer Fourieranalyse auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCD, DSD) in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst; wobei die Offsetkorrekturwert-Speichereinheit (32) dazu konfiguriert ist, in einem durch ein Signal (ATSET) einstellbaren Modus den Offset der zwei Phasensignale (DC, DS), entsprechend der Absolutposition, wie durch die Offsetkorrekturwert-Erfassungseinheit erfasst, aufzuzeichnen.
Positionserfassungsvorrichtung mit einem Präzisionspositionssensor (2), der zwei Phasensignale (DC, DS) mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich periodisch mit einer Wellenlänge λ entsprechend einer Bewegung eines beweglichen Teils ändern, und einem Absolutpositionssensor (19), der ein Absolutsignal (ABS) ausgibt, das einer Absolutposition des beweglichen Teils entspricht, und zum Erfassen einer Position in einem Bereich, der länger als die Wellenlänge λ ist, auf Grundlage der zwei Phasensignale (DC, DS) und des (ABS) Absolutsignals, mit: einer Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit (46), die eine Phasendifferenz der vom Präzisionspositionssensor (2) ausgegebenen zwei Phasensignale (DC, DS) korrigiert; einer Interpolationsoperationseinheit (17), die die zwei in der Phasendifferenz korrigierten Phasensignale (DCE, DSG) in eine genaue Position (IP) wandelt; einer Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20), die die Absolutposition des beweglichen Teils auf Grundlage der genauen Position (IP) und des Absolutsignals (ABS) ausgibt; und einer Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33), die vorab einen Phasendifferenzkorrekturwert (PH(P)) für die zwei Phasensignale (DC, DS) entsprechend der Absolutposition einspeichert; wobei die Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit (46) die Phasendifferenz der zwei Phasensignale (DC, DS) auf Grundlage des entsprechend der Absolutposition aus der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33) ausgelesenen Phasendifferenzkorrekturwerts (PH(P)) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20) ein Absolutpositionssignal (P) ausgibt, das die Absolutposition des beweglichen Teils angibt, und dass die Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33) derart konfiguriert ist, dass der Phasendifferenzkorrekturwert (PH(P)) an einer Adresse abgespeichert wird, die aus einem Signal erzeugt wird, das dadurch erhalten wird, dass das Absolutpositionssignal (P) verzögert wird.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit (46) Folgendes aufweist: eine Phasendifferenzvariationswert-Erfassungseinheit, die einen Phasendifferenzvariationswert, wie er in den zwei in der Phasendifferenz korrigierten Phasensignalen (DCE, DSF) enthalten ist, auf Grundlage der zwei Phasensignale (DCE, DSE) erfasst, die in der Phasendifferenz durch einen Wert aus der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33) korrigiert wurden; und eine Phasendifferenzeinstellwert-Speichereinheit (58), die, als Phasendifferenzeinstellwert, einen Phasendifferenzvariationswert speichert, wie er durch die Phasendifferenzvariationswert-Erfassungseinheit erfasst wurde; wobei die Phasendifferenzkorrektur-Verarbeitungseinheit (46) die Phasendifferenz der zwei Phasensignale (DCE, DSE) auf Grundlage des der Absolutposition entsprechenden Phasendifferenzkorrekturwerts (PH(P)), wie er aus der Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33) ausgelesen wird, und eines in der Phasendifferenzeinstellwert-Speichereinheit (58) abgespeicherten Werts korrigiert.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendifferenzvariationswert-Erfassungseinheit eine Phasendifferenzvariation durch Anwenden einer Fourieranalyse auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCE, DSF), deren Phasendifferenz korrigiert wurde, in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendifferenzvariationswert-Erfassungseinheit Folgendes aufweist: einen Geschwindigkeitsdetektor (45), der die Drehgeschwindigkeit des beweglichen Teils ab einer Änderung der genauen Position (IP) erfasst; und zwei Tiefpassfilter (53, 54) in die jeweils das Produkt (PX, CS) der zwei Phasensignale (DCE, DSF), deren Phasendifferenz korrigiert wurde, eingegeben wird; wobei diese Phasendifferenzvariationswert-Erfassungseinheit einen Wert auf Grundlage von zwei Ausgangswerten (PLXP, CSLP) der zwei Tiefpassfilter (53, 54) als Phasendifferenzvariationswert entsprechend der durch den Drehgeschwindigkeitsdetektor (45) erfassten Geschwindigkeit bestimmt.
Positionserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch: eine Phasendifferenzkorrekturwert-Erfassungseinheit, die einen Phasendifferenzkorrekturwert der zwei Phasensignale (DC, DS) durch Anwenden einer Fourieranalyse auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCE, DSF) in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst; wobei die Phasendifferenzkorrekturwert-Speichereinheit (33) dazu konfiguriert ist, in einem durch ein Signal (ATSET) einstellbaren Modus die Phasendifferenz der zwei Phasensignale (DC, DS), entsprechend der Absolutposition, wie durch die Phasendifferenzkorrekturwert-Erfassungseinheit erfasst, aufzuzeichnen.
Positionserfassungsvorrichtung mit einem Präzisionspositionssensor (2), der zwei Phasensignale (DC, DS) mit voneinander um 90 Grad verschiedenen Phasen ausgibt, die sich periodisch mit einer Wellenlänge λ entsprechend einer Bewegung eines beweglichen Teils ändern, und einem Absolutpositionssensor (19), der ein Absolutsignal (ABS) ausgibt, das einer Absolutposition des beweglichen Teils entspricht, und zum Erfassen einer Position in einem Bereich, der länger als die Wellenlänge λ ist, auf Grundlage der zwei Phasensignale (DC, DS) und des Absolutsignals (ABS), mit: einer Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit (59), die das Amplitudenverhältnis der zwei vom Präzisionspositionssensor (2) ausgegebenen Phasensignale (DC, DS) korrigiert; einer Interpolationsoperationseinheit (17), die die zwei Phasensignale (DCE, DSI), deren Amplitudenverhältnis korrigiert wurde, in eine genaue Position (IP) wandelt; einer Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20), die die Absolutposition des beweglichen Teils auf Grundlage der genauen Position (IP) und des Absolutsignals (ABS) ausgibt; und einer Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34), die vorab einen Amplitudenverhältnis-Korrekturwert (BA(P)) für die zwei Phasensignale (DC, DS) entsprechend der Absolutposition einspeichert; wobei die Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit (59) das Amplitudenverhältnis der zwei Phasensignale (DC, DS) auf Grundlage des entsprechend der Absolutposition aus der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34) ausgelesenen Amplitudenverhältnis-Korrekturwerts (BA(P)) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutpositions-Wandlungsverarbeitungseinheit (20) ein Absolutpositionssignal (P) ausgibt, das die Absolutposition des beweglichen Teils angibt, und dass die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34) derart konfiguriert ist, dass der Amplitudenverhältnis-Korrekturwert (BA(P)) an einer Adresse abgespeichert wird, die aus einem Signal erzeugt wird, das dadurch erhalten wird, dass das Absolutpositionssignal (P) verzögert wird.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit (59) Folgendes aufweist: eine Ainplitudenverhältnisvariationswert-Erfassungseinheit, die einen Amplitudenverhältnis-Variationswert, wie er in den im Amplitudenverhältnis korrigierten beiden Phasensignalen (DCE, DSH) enthalten ist, auf Grundlage der genauen Position (IP) und der zwei im Amplitudenverhältnis korrigierten Phasensignale (DCE, DSH) erfasst, wobei das Amplitudenverhältnis der beiden Phasensignale (DCE, DSG) mit einem Wert (BA(P)) aus der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34) korrigiert wurde; und eine Amplitudenverhältniseinstellwert-Speichereinheit (66), die als Amplitudenverhältnis-Einstellwert einen Amplitudenverhältnis-Variationswert speichert, der durch die Amplitudenverhältnisvariationswert-Erfassungseinheit erfasst wurde; wobei die Amplitudenverhältniskorrektur-Verarbeitungseinheit (59) das Amplitudenverhältnis der zwei Phasensignale (DCE, DSG) auf Grundlage des entsprechend der Absolutposition aus der Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34) ausgelesenen Amplitudenverhältnis-Korrekturwerts (BA(P)) sowie eines in der Amplitudenverhältniseinstellwert-Speichereinheit (66) eingespeicherten Werts korrigiert.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenverhältnisvariationswert-Erfassungseinheit einen Amplitudenverhältnis-Variationswert durch An-wenden einer Fourieranalyse auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCE, DSH), die hinsichtlich des Amplitudenverhältnisses korrigiert wurden, in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst.
Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenverhältnisvariationswert-Erfassungseinheit Folgendes aufweist: einen Geschwindigkeitsdetektor (45), der aus einer Änderung der genauen Position (IP) eine Drehgeschwindigkeit des beweglichen Teils erfasst; und zwei Tiefpassfilter (54, 62), in die jeweils der Quadratwert oder der Absolutwert der zwei Phasensignale (DCE, DSH), deren Amplitudenverhältnis korrigiert wurde, eingegeben wird; wobei die Amplitudenverhältnisvariationswert-Erfassungseinheit das Verhältnis der Ausgangswerte (CLSP, SSLP) der zwei Tiefpassfilter (54, 62) als Amplitudenverhältnis-Variationswert, entsprechend der durch den Geschwindigkeitsdetektor (45) erfassten Drehgeschwindigkeit, bestimmt.
Positionserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine Amplitudenverhältniskorrekturwert-Erfassungseinheit, die einen Amplitudenverhältnis-Korrekturwert für die zwei Phasensignale (DC, DS) durch Anwenden einer Fourieranaly- se auf den Wert der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei Phasensignale (DCE, DSH) in Bezug auf die genaue Position (IP) erfasst; wobei die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Speichereinheit (34) dazu konfiguriert ist, in einem durch ein Signal (ATSET) einstellbaren Modus das Amplitudenverhältnis der zwei Phasensignale (DC, DS), entsprechend der Absolutposition, wie durch die Amplitudenverhältniskorrekturwert-Erfassungseinheit erfasst, aufzuzeichnen.