JP2001255106A - 電磁誘導型位置検出装置 - Google Patents
電磁誘導型位置検出装置Info
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- JP2001255106A JP2001255106A JP2000068412A JP2000068412A JP2001255106A JP 2001255106 A JP2001255106 A JP 2001255106A JP 2000068412 A JP2000068412 A JP 2000068412A JP 2000068412 A JP2000068412 A JP 2000068412A JP 2001255106 A JP2001255106 A JP 2001255106A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コイルの断線等の故障発生を安定且つ確実に
検出し、正確な位置検出を可能にする。 【解決手段】 所定ギャップを介して相対移動可能に対
向配置された検出ヘッド及びスケールを備え、検出ヘッ
ド側に、一次変動磁束を発生させる駆動コイルと、相対
移動方向に所定の空間周期で変化する磁気パターンを検
出する相対移動方向に所定の空間周期で形成された受信
コイルとを設けると共に、スケール側に一次変動磁束を
変調して磁気パターンを発生させる、磁気変調手段を設
けた電磁誘導型位置検出装置において、多相の受信信号
の振幅バランスから断線等の故障を検出して報知する故
障検出報知部７２を設けた。
検出し、正確な位置検出を可能にする。 【解決手段】 所定ギャップを介して相対移動可能に対
向配置された検出ヘッド及びスケールを備え、検出ヘッ
ド側に、一次変動磁束を発生させる駆動コイルと、相対
移動方向に所定の空間周期で変化する磁気パターンを検
出する相対移動方向に所定の空間周期で形成された受信
コイルとを設けると共に、スケール側に一次変動磁束を
変調して磁気パターンを発生させる、磁気変調手段を設
けた電磁誘導型位置検出装置において、多相の受信信号
の振幅バランスから断線等の故障を検出して報知する故
障検出報知部７２を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１の部材と第２
の部材との間の電磁結合を利用して両部材の相対位置を
検出する電磁誘導型位置検出装置に関し、特にコイルの
断線等の故障検出方式に関する。
の部材との間の電磁結合を利用して両部材の相対位置を
検出する電磁誘導型位置検出装置に関し、特にコイルの
断線等の故障検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】検出ヘッド（第１の部材）とスケール
（第２の部材）との間の電磁結合を利用した従来の電磁
誘導型位置検出装置は、駆動コイルと受信コイルとを設
けた検出ヘッドと、これに対して相対移動して駆動コイ
ルからの発生磁束を変調する閉ループコイル等の変調手
段を形成したスケールとから構成される。駆動コイルを
交流駆動したときに発生される一次変動磁束は、スケー
ルにより変調されて所定周期の磁気パターンを形成す
る。この磁気パターンは検出ヘッド側の受信コイルと結
合される。これにより、受信コイルには、スケールの移
動に応じて変化する誘導電圧が生じる。この誘導電圧の
変化を計数することにより、検出ヘッドに対するスケー
ルの相対移動距離が検出できる。また、磁気パターンの
周期を異ならせた複数の位置検出トラックを設け、各ト
ラックの受信コイルで検出された誘導電圧のトラック間
の位相差を検出することで、絶対的な位置検出が可能に
なる。
（第２の部材）との間の電磁結合を利用した従来の電磁
誘導型位置検出装置は、駆動コイルと受信コイルとを設
けた検出ヘッドと、これに対して相対移動して駆動コイ
ルからの発生磁束を変調する閉ループコイル等の変調手
段を形成したスケールとから構成される。駆動コイルを
交流駆動したときに発生される一次変動磁束は、スケー
ルにより変調されて所定周期の磁気パターンを形成す
る。この磁気パターンは検出ヘッド側の受信コイルと結
合される。これにより、受信コイルには、スケールの移
動に応じて変化する誘導電圧が生じる。この誘導電圧の
変化を計数することにより、検出ヘッドに対するスケー
ルの相対移動距離が検出できる。また、磁気パターンの
周期を異ならせた複数の位置検出トラックを設け、各ト
ラックの受信コイルで検出された誘導電圧のトラック間
の位相差を検出することで、絶対的な位置検出が可能に
なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した電磁誘導型位
置検出装置では、コイルの断線による誤動作を検出する
ことができず、誤った位置を検出しているにも拘わら
ず、操作者にそれを報知する手段が存在しなかった。ま
た、スケールの断線による誤動作は、その変化が微量な
ため、安定かつ確実に検出することは困難であった。
置検出装置では、コイルの断線による誤動作を検出する
ことができず、誤った位置を検出しているにも拘わら
ず、操作者にそれを報知する手段が存在しなかった。ま
た、スケールの断線による誤動作は、その変化が微量な
ため、安定かつ確実に検出することは困難であった。
【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、コイルの断線等の故障発生を安定且つ確実に検出
することきができ、これにより正確な位置検出を可能に
する電磁誘導型位置検出装置を提供することを目的とす
る。
ので、コイルの断線等の故障発生を安定且つ確実に検出
することきができ、これにより正確な位置検出を可能に
する電磁誘導型位置検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の電磁
誘導型位置検出装置は、第１の部材と、この第１の部材
に対して所定ギャップを介して相対移動可能に対向配置
された第２の部材と、前記第１の部材に配置されて一次
変動磁束を発生させる駆動コイルと、前記第２の部材に
配置されて前記一次変動磁束を変調して前記相対移動方
向に所定の空間周期で変化する磁気パターンを発生させ
る磁気変調手段と、前記第１の部材に配置されて前記磁
気パターンを検出する、前記所定の空間周期で且つ相互
に空間位相をずらして形成された多相の受信コイルと、
前記駆動コイルに前記一次変動磁束を生成するための送
信信号を供給する送信信号発生手段と、前記受信コイル
で受信された多相の受信信号を演算処理して前記第１の
部材に対する前記第２の部材の相対位置を検出する位置
算出手段と、前記多相の受信信号の振幅バランスから故
障発生を検出しこれを報知する故障検出報知手段とを備
えてなることを特徴とする。
誘導型位置検出装置は、第１の部材と、この第１の部材
に対して所定ギャップを介して相対移動可能に対向配置
された第２の部材と、前記第１の部材に配置されて一次
変動磁束を発生させる駆動コイルと、前記第２の部材に
配置されて前記一次変動磁束を変調して前記相対移動方
向に所定の空間周期で変化する磁気パターンを発生させ
る磁気変調手段と、前記第１の部材に配置されて前記磁
気パターンを検出する、前記所定の空間周期で且つ相互
に空間位相をずらして形成された多相の受信コイルと、
前記駆動コイルに前記一次変動磁束を生成するための送
信信号を供給する送信信号発生手段と、前記受信コイル
で受信された多相の受信信号を演算処理して前記第１の
部材に対する前記第２の部材の相対位置を検出する位置
算出手段と、前記多相の受信信号の振幅バランスから故
障発生を検出しこれを報知する故障検出報知手段とを備
えてなることを特徴とする。
【０００６】本発明によれば、コイルの断線等の故障発
生時に多相の受信信号の振幅バランスが崩れることに着
目し、この振幅バランスに基づいて故障を検出して故障
報知を行うようにしているので、極めて簡単な演算で操
作者に故障の発生を知らせることができ、異常状態での
測定を防止して常に正確な測定が可能になる。
生時に多相の受信信号の振幅バランスが崩れることに着
目し、この振幅バランスに基づいて故障を検出して故障
報知を行うようにしているので、極めて簡単な演算で操
作者に故障の発生を知らせることができ、異常状態での
測定を防止して常に正確な測定が可能になる。
【０００７】また、本発明の第２の電磁誘導型位置検出
装置は、第１の部材と、この第１の部材に対して所定ギ
ャップを介して相対移動可能に対向配置された第２の部
材と、前記第１及び第２の部材に形成された空間周期の
異なる複数の位置検出トラックであって、各トラックが
前記第１の部材に配置されて一次変動磁束を発生させる
駆動コイル、前記第２の部材に配置されて前記一次変動
磁束を変調して前記相対移動方向に当該トラックに固有
の空間周期で変化する磁気パターンを発生させる磁気変
調手段、及び前記第１の部材に配置されて前記磁気パタ
ーンを検出する、前記空間周期で且つ相互に空間位相を
ずらして形成された多相の受信コイルを備えた複数の位
置検出トラックと、前記各トラックの駆動コイルに前記
一次変動磁束を生成するための送信信号を供給する送信
信号発生手段と、前記各トラックの受信コイルで受信さ
れた多相の受信信号を演算処理して前記第１の部材に対
する前記第２の部材の絶対的な位置を検出する位置算出
手段と、前記トラック間の多相の受信信号の振幅バラン
スから故障発生を検出しこれを報知する故障検出報知手
段とを備えてなることを特徴とする。
装置は、第１の部材と、この第１の部材に対して所定ギ
ャップを介して相対移動可能に対向配置された第２の部
材と、前記第１及び第２の部材に形成された空間周期の
異なる複数の位置検出トラックであって、各トラックが
前記第１の部材に配置されて一次変動磁束を発生させる
駆動コイル、前記第２の部材に配置されて前記一次変動
磁束を変調して前記相対移動方向に当該トラックに固有
の空間周期で変化する磁気パターンを発生させる磁気変
調手段、及び前記第１の部材に配置されて前記磁気パタ
ーンを検出する、前記空間周期で且つ相互に空間位相を
ずらして形成された多相の受信コイルを備えた複数の位
置検出トラックと、前記各トラックの駆動コイルに前記
一次変動磁束を生成するための送信信号を供給する送信
信号発生手段と、前記各トラックの受信コイルで受信さ
れた多相の受信信号を演算処理して前記第１の部材に対
する前記第２の部材の絶対的な位置を検出する位置算出
手段と、前記トラック間の多相の受信信号の振幅バラン
スから故障発生を検出しこれを報知する故障検出報知手
段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、コイルの断線等の故障発
生時に生じるトラック間の多相の受信信号の振幅バラン
スの崩れを検出して故障報知を行うようにしているの
で、極めて簡単な演算で操作者に故障の発生を知らせる
ことができ、異常状態での測定を防止して常に正確な測
定が可能になる。しかもこの発明の場合、第１の部材と
第２の部材との間のギャップが変動した場合でも、その
振幅レベルの変化はトラック間では同じ変化として現れ
るので、検出精度に影響が現れない。
生時に生じるトラック間の多相の受信信号の振幅バラン
スの崩れを検出して故障報知を行うようにしているの
で、極めて簡単な演算で操作者に故障の発生を知らせる
ことができ、異常状態での測定を防止して常に正確な測
定が可能になる。しかもこの発明の場合、第１の部材と
第２の部材との間のギャップが変動した場合でも、その
振幅レベルの変化はトラック間では同じ変化として現れ
るので、検出精度に影響が現れない。
【０００９】振幅バランスは、例えば多相の受信信号の
振幅の和によっても検出することができるが、振幅の二
乗和、即ち信号強度によって検出するようにすると、微
小な精度変化を感度良く検出可能である。トラック間の
振幅バランスは、例えばトラック間の信号強度の差や比
によって監視することができる。また、何らかのイベン
ト発生時に信号強度を記憶しておき、この記憶された信
号強度で各トラックの多相の受信信号の信号強度を正規
化するようにすれば、個々の製品毎の信号強度のバラツ
キに影響されることなく、常に精度の良い故障検出が可
能になる。
振幅の和によっても検出することができるが、振幅の二
乗和、即ち信号強度によって検出するようにすると、微
小な精度変化を感度良く検出可能である。トラック間の
振幅バランスは、例えばトラック間の信号強度の差や比
によって監視することができる。また、何らかのイベン
ト発生時に信号強度を記憶しておき、この記憶された信
号強度で各トラックの多相の受信信号の信号強度を正規
化するようにすれば、個々の製品毎の信号強度のバラツ
キに影響されることなく、常に精度の良い故障検出が可
能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照してこの
発明の好ましい実施の形態について説明する。 図１
は、この発明の一実施例に係る電磁誘導型位置検出装置
の要部を示す図である。この装置は、所定ギャップを介
して対向配置され、図中Ｘ軸方向に相対移動する第１部
材である検出ヘッド１と第２部材であるスケール２とを
有する。検出ヘッド１及びスケール２の図中下半分は第
１トラックＴｒ１を構成し、上半分は第２トラックＴｒ
２を構成する。
発明の好ましい実施の形態について説明する。 図１
は、この発明の一実施例に係る電磁誘導型位置検出装置
の要部を示す図である。この装置は、所定ギャップを介
して対向配置され、図中Ｘ軸方向に相対移動する第１部
材である検出ヘッド１と第２部材であるスケール２とを
有する。検出ヘッド１及びスケール２の図中下半分は第
１トラックＴｒ１を構成し、上半分は第２トラックＴｒ
２を構成する。
【００１１】検出ヘッド１の第１トラックＴｒ１の部分
は、ヘッド基板１０上に形成された一対の駆動コイル１
１ａ，１１ｂと、これら駆動コイル１１ａ，１１ｂの間
に配置された受信コイル１２とからなる。駆動コイル１
１ａ，１１ｂは、Ｘ軸方向に延びる矩形パターンからな
り、例えば駆動コイル１１ａが反時計回り、駆動コイル
１１ｂが時計回りというように、互いに反対回りに電流
を流すように相互に結線されている。受信コイル１２
は、ヘッド基板１０の両面に形成されたパターン１３
ａ，１３ｂとこれらパターン１３ａ，１３ｂを接続する
貫通配線１４とからなる基本周期λ１の正負の正弦波形
パターンによって、ヘッド基板１０のＸ軸方向に周期λ
１で繰り返される検出ループを形成している。この例で
は、受信コイル１２は、Ｘ軸方向に空間位相をずらした
３相の受信コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃからなる。こ
れら受信コイル１２ａ〜１２ｃは、例えばスター結線さ
れている。
は、ヘッド基板１０上に形成された一対の駆動コイル１
１ａ，１１ｂと、これら駆動コイル１１ａ，１１ｂの間
に配置された受信コイル１２とからなる。駆動コイル１
１ａ，１１ｂは、Ｘ軸方向に延びる矩形パターンからな
り、例えば駆動コイル１１ａが反時計回り、駆動コイル
１１ｂが時計回りというように、互いに反対回りに電流
を流すように相互に結線されている。受信コイル１２
は、ヘッド基板１０の両面に形成されたパターン１３
ａ，１３ｂとこれらパターン１３ａ，１３ｂを接続する
貫通配線１４とからなる基本周期λ１の正負の正弦波形
パターンによって、ヘッド基板１０のＸ軸方向に周期λ
１で繰り返される検出ループを形成している。この例で
は、受信コイル１２は、Ｘ軸方向に空間位相をずらした
３相の受信コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃからなる。こ
れら受信コイル１２ａ〜１２ｃは、例えばスター結線さ
れている。
【００１２】検出ヘッド１の第２トラックＴｒ２の部分
も、基本周期がλ１よりも僅かに短いλ２である点を除
いて、第１トラックＴｒ１と同様に形成されている。第
２トラックＴｒ２の駆動コイル２１ａ，２１ｂは、第１
トラックＴｒ１の駆動コイル１１ａ，１１ｂに対応し、
第２トラックＴｒ２の受信コイル２２，２２ａ，２２
ｂ，２２ｃは、第１トラックＴｒ１の受信コイル１２，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応し、第２トラックＴｒ２
のパターン２３ａ，２３ｂ及び貫通配線２４は、第１ト
ラックＴｒ１のパターン１３ａ，１３ｂ及び貫通配線１
４に対応する。
も、基本周期がλ１よりも僅かに短いλ２である点を除
いて、第１トラックＴｒ１と同様に形成されている。第
２トラックＴｒ２の駆動コイル２１ａ，２１ｂは、第１
トラックＴｒ１の駆動コイル１１ａ，１１ｂに対応し、
第２トラックＴｒ２の受信コイル２２，２２ａ，２２
ｂ，２２ｃは、第１トラックＴｒ１の受信コイル１２，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応し、第２トラックＴｒ２
のパターン２３ａ，２３ｂ及び貫通配線２４は、第１ト
ラックＴｒ１のパターン１３ａ，１３ｂ及び貫通配線１
４に対応する。
【００１３】一方、スケール２の第１トラックＴｒ１の
部分は、板状の樹脂基板３０上に磁気変調手段としての
結合コイル３１ａ，３１ｂをＸ軸方向に交互に配置して
なる。結合コイル３１ａは、基本周期λ１で配列された
閉ループコイルであり、検出ヘッド１の駆動コイル１１
ａと磁気結合される第１ループ部３２ａと、検出ヘッド
１の受信コイル１２と磁気結合される第２ループ部３３
ａとを有する。結合コイル３１ｂは、結合コイル３１ａ
と位相を１８０゜異ならせて配列された閉ループコイル
からなり、検出ヘッド１の駆動コイル１１ｂと磁気結合
される第１ループ部３２ｂと、検出ヘッド１の受信コイ
ル１２と磁気結合される第２ループ部３３ｂとを有す
る。
部分は、板状の樹脂基板３０上に磁気変調手段としての
結合コイル３１ａ，３１ｂをＸ軸方向に交互に配置して
なる。結合コイル３１ａは、基本周期λ１で配列された
閉ループコイルであり、検出ヘッド１の駆動コイル１１
ａと磁気結合される第１ループ部３２ａと、検出ヘッド
１の受信コイル１２と磁気結合される第２ループ部３３
ａとを有する。結合コイル３１ｂは、結合コイル３１ａ
と位相を１８０゜異ならせて配列された閉ループコイル
からなり、検出ヘッド１の駆動コイル１１ｂと磁気結合
される第１ループ部３２ｂと、検出ヘッド１の受信コイ
ル１２と磁気結合される第２ループ部３３ｂとを有す
る。
【００１４】スケール２の第２トラックＴｒ２の部分
も、基本周期がλ１よりも僅かに短いλ２である点を除
いて、第１トラックＴｒ１と同様に形成されている。第
２トラックＴｒ２の結合コイル４１ａ，４１ｂは、第１
トラックＴｒ１の結合コイル３１ａ，３１ｂに対応し、
第２トラックＴｒ２の第１ループ４２ａ，４２ｂ及び第
２ループ部４３ａ，４３ｂは、第１トラックＴｒ１の第
１ループ部３２ａ，３２ｂ及び第２ループ部３３ａ，３
３ｂにそれぞれ対応する。
も、基本周期がλ１よりも僅かに短いλ２である点を除
いて、第１トラックＴｒ１と同様に形成されている。第
２トラックＴｒ２の結合コイル４１ａ，４１ｂは、第１
トラックＴｒ１の結合コイル３１ａ，３１ｂに対応し、
第２トラックＴｒ２の第１ループ４２ａ，４２ｂ及び第
２ループ部４３ａ，４３ｂは、第１トラックＴｒ１の第
１ループ部３２ａ，３２ｂ及び第２ループ部３３ａ，３
３ｂにそれぞれ対応する。
【００１５】検出ヘッド１の駆動コイル１１ａ，１１
ｂ，２１ａ，２１ｂには、送信信号発生器からの単相交
流の送信信号が供給される。これにより、ある時刻では
駆動コイル１１ａ，２１ａには反時計回り、駆動コイル
１１ｂ，２１ｂには時計回りで電流が流れる。この結
果、駆動コイル１１ａ，２１ａには、紙面からこちら側
に向かう向きの一次変動磁束が発生し、駆動コイル１１
ｂ，２１ｂには、紙面から向こう側に向かう向きの一次
変動磁束が発生する。駆動コイル１１ａ，２１ａで発生
された一次変動磁束は、スケール２の結合コイル３１
ａ，４１ａの第１ループ部３２ａ，４２ａとそれぞれ鎖
交し、電磁誘導により結合コイル３１ａ，４１ａに時計
回りの電流を生じさせる。これにより、第２ループ部３
３ａ，４３ａには、紙面から向こう側に向かう二次変動
磁束が発生する。一方、駆動コイル１１ｂ，２１ｂで発
生された一次変動磁束は、スケール２の結合コイル３１
ｂ，４１ｂの第１ループ部３２ｂ，４２ｂとそれぞれ鎖
交し、電磁誘導により結合コイル３１ｂ，４１ｂに反時
計回りの電流を生じさせる。これにより、第２ループ部
３３ｂ，４３ｂには、紙面からこちら側に向かう二次変
動磁束が発生する。従って、これら第２ループ部３３
ａ，３３ｂ及び４３ａ，４３ｂによって交互に向きが異
なる二次変動磁束による周期λ１、λ２の磁気パターン
が形成される。この磁気パターンを形成する二次変動磁
束は、受信コイル１２，２２と磁気結合される。
ｂ，２１ａ，２１ｂには、送信信号発生器からの単相交
流の送信信号が供給される。これにより、ある時刻では
駆動コイル１１ａ，２１ａには反時計回り、駆動コイル
１１ｂ，２１ｂには時計回りで電流が流れる。この結
果、駆動コイル１１ａ，２１ａには、紙面からこちら側
に向かう向きの一次変動磁束が発生し、駆動コイル１１
ｂ，２１ｂには、紙面から向こう側に向かう向きの一次
変動磁束が発生する。駆動コイル１１ａ，２１ａで発生
された一次変動磁束は、スケール２の結合コイル３１
ａ，４１ａの第１ループ部３２ａ，４２ａとそれぞれ鎖
交し、電磁誘導により結合コイル３１ａ，４１ａに時計
回りの電流を生じさせる。これにより、第２ループ部３
３ａ，４３ａには、紙面から向こう側に向かう二次変動
磁束が発生する。一方、駆動コイル１１ｂ，２１ｂで発
生された一次変動磁束は、スケール２の結合コイル３１
ｂ，４１ｂの第１ループ部３２ｂ，４２ｂとそれぞれ鎖
交し、電磁誘導により結合コイル３１ｂ，４１ｂに反時
計回りの電流を生じさせる。これにより、第２ループ部
３３ｂ，４３ｂには、紙面からこちら側に向かう二次変
動磁束が発生する。従って、これら第２ループ部３３
ａ，３３ｂ及び４３ａ，４３ｂによって交互に向きが異
なる二次変動磁束による周期λ１、λ２の磁気パターン
が形成される。この磁気パターンを形成する二次変動磁
束は、受信コイル１２，２２と磁気結合される。
【００１６】図２は、スター結線された第１トラックＴ
ｒ１の受信コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、各相電圧
Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1との関係を示している。ここで同様に
第２トラックＴｒ２の各相電圧をＶa2，Ｖb2，Ｖc2とす
ると、これらの電圧は、第３図に示すように、検出ヘッ
ド１とスケール２の相対位置に応じて１２０゜位相差の
３相交流波形に沿って変化する。変化の周期は、第１ト
ラックＴｒ１ではλ１となり、第２トラックＴｒ２では
λ２となる。
ｒ１の受信コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、各相電圧
Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1との関係を示している。ここで同様に
第２トラックＴｒ２の各相電圧をＶa2，Ｖb2，Ｖc2とす
ると、これらの電圧は、第３図に示すように、検出ヘッ
ド１とスケール２の相対位置に応じて１２０゜位相差の
３相交流波形に沿って変化する。変化の周期は、第１ト
ラックＴｒ１ではλ１となり、第２トラックＴｒ２では
λ２となる。
【００１７】これらの各相電圧は、受信信号処理回路５
２で処理され、コントロールユニット５３で、スケール
２に対する検出ヘッド１の絶対的な位置が求められると
共に、故障検出処理がなされる。図４は、受信信号処理
回路５２とコントロールユニット５３の要部を示すブロ
ック図である。各相電圧は、受信信号処理回路５２の増
幅器６１で所定レベルまで増幅され、Ａ／Ｄ変換器６２
でＡ／Ｄ変換されたのち、コントロールユニット５３の
位置算出部７１及び故障検出報知部７２に供給される。
位置算出部７１では、各相電圧Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1，Ｖa
2，Ｖb2，Ｖc2から、例えば以下のような演算処理を行
って位相角θ１，θ２を求め、位置を算出する。即ち、
３相電圧Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1及びＶa2，Ｖb2，Ｖc2を２相
信号（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）に変換し、２相
信号の逆タンジェントから位相角θ１，θ２を算出す
る。
２で処理され、コントロールユニット５３で、スケール
２に対する検出ヘッド１の絶対的な位置が求められると
共に、故障検出処理がなされる。図４は、受信信号処理
回路５２とコントロールユニット５３の要部を示すブロ
ック図である。各相電圧は、受信信号処理回路５２の増
幅器６１で所定レベルまで増幅され、Ａ／Ｄ変換器６２
でＡ／Ｄ変換されたのち、コントロールユニット５３の
位置算出部７１及び故障検出報知部７２に供給される。
位置算出部７１では、各相電圧Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1，Ｖa
2，Ｖb2，Ｖc2から、例えば以下のような演算処理を行
って位相角θ１，θ２を求め、位置を算出する。即ち、
３相電圧Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1及びＶa2，Ｖb2，Ｖc2を２相
信号（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）に変換し、２相
信号の逆タンジェントから位相角θ１，θ２を算出す
る。
【００１８】
【数１】 Ｘ１＝（１／３）*（２Ｖa1−Ｖb1＋Ｖc1） Ｙ１＝（１／３）*（Ｖc1−Ｖb1） θ１＝ tan-1（Ｙ１／Ｘ１）
【００１９】
【数２】 Ｘ２＝（１／３）*（２Ｖa2−Ｖb2＋Ｖc2） Ｙ２＝（１／３）*（Ｖc2−Ｖb2） θ２＝ tan-1（Ｙ２／Ｘ２）
【００２０】ここで、全測定範囲で、第１トラックＴｒ
１と第２トラックＴｒ２とが丁度波数１だけ異なる関係
となっていると、θ１とθ２との位相差Δθ＝θ１−θ
２からθ１の波数Ｎを求めることができる。また、θ１
を内挿し、最小分解能の位置を得る。これにより、位置
検出値の絶対値は、
１と第２トラックＴｒ２とが丁度波数１だけ異なる関係
となっていると、θ１とθ２との位相差Δθ＝θ１−θ
２からθ１の波数Ｎを求めることができる。また、θ１
を内挿し、最小分解能の位置を得る。これにより、位置
検出値の絶対値は、
【００２１】
【数３】絶対値＝（Ｎ＋θ１／２π）×λ１
【００２２】で求めることができる。この絶対値は、表
示部７３に表示される。
示部７３に表示される。
【００２３】各トラックの３相電圧は、故障検出報知部
７２にも供給されている。故障検出報知部７２は、以下
に述べる方法によりコイルの断線等の故障を検出し、ア
ラームを発生する。なお、これらの方法は、それ単独で
用いられても良いし、複数の方法による検出結果を論理
演算（例えば論理和）して検出結果とするようにしても
良い。
７２にも供給されている。故障検出報知部７２は、以下
に述べる方法によりコイルの断線等の故障を検出し、ア
ラームを発生する。なお、これらの方法は、それ単独で
用いられても良いし、複数の方法による検出結果を論理
演算（例えば論理和）して検出結果とするようにしても
良い。
【００２４】（１）３相電圧の単純和 ３相電圧Ｖa1，Ｖb1，Ｖc1及びＶa2，Ｖb2，Ｖc2の和
は、正常状態では理想的には零になる。従って、この和
が零から著しく異なったときをアラーム検出条件とす
る。例えば電圧Ｖa1の最大値Ｖmax（又はＡ／Ｄ変換器
６２の最大入力範囲）の１％をその判定基準とする。即
ち、
は、正常状態では理想的には零になる。従って、この和
が零から著しく異なったときをアラーム検出条件とす
る。例えば電圧Ｖa1の最大値Ｖmax（又はＡ／Ｄ変換器
６２の最大入力範囲）の１％をその判定基準とする。即
ち、
【００２５】
【数４】｜Ｖa1＋Ｖb1＋Ｖc1｜＞０．０１×Ｖmax 又は ｜Ｖa2＋Ｖb2＋Ｖc2｜＞０．０１×Ｖmax
【００２６】（２）３相電圧の二乗和
【００２７】
【数５】 Ｍ１＝√｛（Ｖa1）2＋（Ｖb1）2＋（Ｖc1）2｝ Ｍ２＝√｛（Ｖa2）2＋（Ｖb2）2＋（Ｖc2）2｝
【００２８】としたとき、信号強度Ｍ１，Ｍ２の最大振
幅は、理想的には一定であり、その最大値は、√（３／
２）×Ｖmax＝１．２２５...×Ｖmax（＝Ｍmax）とな
る。従って、２乗和がＭmaxに対してある判定基準を超
えた場合、表示部７３でアラーム音又はアラーム表示を
行う。あるいは必要に応じて、アラーム信号を故障検出
報知部７２から外部へ図示しない有線又は光を含む無線
通信手段により出力する。その判定基準を例えば５０％
とすると、
幅は、理想的には一定であり、その最大値は、√（３／
２）×Ｖmax＝１．２２５...×Ｖmax（＝Ｍmax）とな
る。従って、２乗和がＭmaxに対してある判定基準を超
えた場合、表示部７３でアラーム音又はアラーム表示を
行う。あるいは必要に応じて、アラーム信号を故障検出
報知部７２から外部へ図示しない有線又は光を含む無線
通信手段により出力する。その判定基準を例えば５０％
とすると、
【００２９】
【数６】Ｍ１＜０．５×Ｍmax 又は Ｍ２＜０．５×Ｍmax 又は Ｍ１＞１．１×Ｍmax 又は Ｍ２＞１．１×Ｍmax
【００３０】のときに故障報知を行う。以上の方法で
は、検出ヘッド１とスケール２の距離が変化すると、そ
の値が変化する。それを回避するため、以下（３）〜
（６）の方法がある。
は、検出ヘッド１とスケール２の距離が変化すると、そ
の値が変化する。それを回避するため、以下（３）〜
（６）の方法がある。
【００３１】（３）トラック間の信号強度の差 ΔＭ＝Ｍ１−Ｍ２とし、その変化がある判定基準を超え
た場合、アラームを発生する。
た場合、アラームを発生する。
【００３２】（４）トラック間の信号強度の比 ＲＭ＝Ｍ１／Ｍ２とし、その変化がある判定基準を超え
た場合、アラームを発生する。
た場合、アラームを発生する。
【００３３】（３），（４）では、製品間あるいは製造
上のバラツキなどで信号強度Ｍ１，Ｍ２が大きく異なる
場合、その判定基準を個々の製品毎に設定しなくてはな
らない。そこで、あるイベントが発生したときの信号強
度を記憶しておき、その記憶値で信号強度Ｍ１，Ｍ２を
正規化した値の差又は比が、ある判定基準を超えた場
合、アラームを発生する。これにより、信号強度が正規
化され、個々の製品毎に判定基準を設定しなくても良い
ため、調整工数が削減できる。なお、ここで信号強度の
取り込みに適したイベントとしては、例えば次のものが
ある。
上のバラツキなどで信号強度Ｍ１，Ｍ２が大きく異なる
場合、その判定基準を個々の製品毎に設定しなくてはな
らない。そこで、あるイベントが発生したときの信号強
度を記憶しておき、その記憶値で信号強度Ｍ１，Ｍ２を
正規化した値の差又は比が、ある判定基準を超えた場
合、アラームを発生する。これにより、信号強度が正規
化され、個々の製品毎に判定基準を設定しなくても良い
ため、調整工数が削減できる。なお、ここで信号強度の
取り込みに適したイベントとしては、例えば次のものが
ある。
【００３４】ノギスやマイクロメータ等でゼロ設定を
行ったとき、 リニアゲージでプリセットを行ったとき、 リニアスケールで外部接点スイッチ等による機械原点
を検出したとき、 電池使用機器で電池を挿入したとき、 オートパワーオフの機器で動作起動したとき、 外部電源使用機器で電源を投入したとき、 アラーム（故障報知）を解除したとき、 機器の内部タイマーで一定時間経過したとき、 以下は、イベント発生時に取り込んだデータを使用する
方法である。
行ったとき、 リニアゲージでプリセットを行ったとき、 リニアスケールで外部接点スイッチ等による機械原点
を検出したとき、 電池使用機器で電池を挿入したとき、 オートパワーオフの機器で動作起動したとき、 外部電源使用機器で電源を投入したとき、 アラーム（故障報知）を解除したとき、 機器の内部タイマーで一定時間経過したとき、 以下は、イベント発生時に取り込んだデータを使用する
方法である。
【００３５】（５）相対信号強度の差 イベント発生時の信号強度Ｍ１及びＭ２をそれぞれＭr
1，Ｍr2とすると、（Ｍ１／Ｍr1）−（Ｍ２／Ｍr2）が
ある判定基準を超えた場合、アラームを発生する。上記
の値は、理想的にはゼロであるため、判定基準を例えば
５％とした場合、判定式は、次のようになる。
1，Ｍr2とすると、（Ｍ１／Ｍr1）−（Ｍ２／Ｍr2）が
ある判定基準を超えた場合、アラームを発生する。上記
の値は、理想的にはゼロであるため、判定基準を例えば
５％とした場合、判定式は、次のようになる。
【００３６】
【数７】｜(Ｍ１／Ｍr1)−(Ｍ２／Ｍr2)｜＞０．０５
【００３７】（６）相対信号強度の比 （Ｍ１／Ｍr1）／（Ｍ２／Ｍr2）がある判定基準を超え
た場合、アラームを発生する。上記の値は、理想的には
１であるため、判定基準を例えば５％とした場合、判定
式は、次のようになる。
た場合、アラームを発生する。上記の値は、理想的には
１であるため、判定基準を例えば５％とした場合、判定
式は、次のようになる。
【００３８】
【数８】(Ｍ１／Ｍr1)／(Ｍ２／Ｍr2)＞１．０５ 又は (Ｍ１／Ｍr1)／(Ｍ２／Ｍr2)＜０．９５
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、多
相の受信信号の振幅バランスに基づいて故障を検出して
故障報知を行うようにしているので、極めて簡単な演算
で操作者に故障の発生を知らせることができ、異常状態
での測定を防止して常に正確な測定が可能になるという
効果を奏する。
相の受信信号の振幅バランスに基づいて故障を検出して
故障報知を行うようにしているので、極めて簡単な演算
で操作者に故障の発生を知らせることができ、異常状態
での測定を防止して常に正確な測定が可能になるという
効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施例に係る電磁誘導型位置検出
装置の要部を示す図である。
装置の要部を示す図である。
【図２】 同装置のスケールの受信コイルの結線状態と
各相の電圧とを示す図である。
各相の電圧とを示す図である。
【図３】 同装置におけるスケール位置による受信信号
の状態を示す波形図である。
の状態を示す波形図である。
【図４】 同装置における受信信号処理回路とコントロ
ールユニットの構成を示すブロック図である。
ールユニットの構成を示すブロック図である。
１…検出ヘッド、２…スケール、１０…ヘッド基板、１
１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…駆動コイル、１２，２
２…受信コイル、３０…樹脂基板、３１ａ，３１ｂ…結
合コイル、５１…送信信号発生器、５２…受信信号処理
回路、５３…コントロールユニット、７１…位置算出
部、７２…故障検出報知部、７３…表示部。
１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…駆動コイル、１２，２
２…受信コイル、３０…樹脂基板、３１ａ，３１ｂ…結
合コイル、５１…送信信号発生器、５２…受信信号処理
回路、５３…コントロールユニット、７１…位置算出
部、７２…故障検出報知部、７３…表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CA03 DA01 DA21 DA30 DD02 EA02 GA23 GA40 GA65 KA03 LA19 LA22 LA24 MA08 NA01
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の部材と、 この第１の部材に対して所定ギャップを介して相対移動
可能に対向配置された第２の部材と、 前記第１の部材に配置されて一次変動磁束を発生させる
駆動コイルと、 前記第２の部材に配置されて前記一次変動磁束を変調し
て前記相対移動方向に所定の空間周期で変化する磁気パ
ターンを発生させる磁気変調手段と、 前記第１の部材に配置されて前記磁気パターンを検出す
る、前記所定の空間周期で且つ相互に空間位相をずらし
て形成された多相の受信コイルと、 前記駆動コイルに前記一次変動磁束を生成するための送
信信号を供給する送信信号発生手段と、 前記受信コイルで受信された多相の受信信号を演算処理
して前記第１の部材に対する前記第２の部材の相対位置
を検出する位置算出手段と、 前記多相の受信信号の振幅バランスから故障発生を検出
しこれを報知する故障検出報知手段とを備えてなること
を特徴とする電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項２】 前記故障検出報知手段は、各相の受信信
号の振幅の和が所定値を超えたときに故障発生と判定し
てこれを報知するものであることを特徴とする請求項１
記載の電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項３】 前記故障検出報知手段は、各相の受信信
号の振幅の二乗和が所定範囲を超えたときに故障発生と
判定してこれを報知するものであることを特徴とする請
求項１記載の電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項４】 第１の部材と、 この第１の部材に対して所定ギャップを介して相対移動
可能に対向配置された第２の部材と、 前記第１及び第２の部材に形成された空間周期の異なる
複数の位置検出トラックであって、各トラックが前記第
１の部材に配置されて一次変動磁束を発生させる駆動コ
イル、前記第２の部材に配置されて前記一次変動磁束を
変調して前記相対移動方向に当該トラックに固有の空間
周期で変化する磁気パターンを発生させる磁気変調手
段、及び前記第１の部材に配置されて前記磁気パターン
を検出する、前記空間周期で且つ相互に空間位相をずら
して形成された多相の受信コイルを備えた複数の位置検
出トラックと、 前記各トラックの駆動コイルに前記一次変動磁束を生成
するための送信信号を供給する送信信号発生手段と、 前記各トラックの受信コイルで受信された多相の受信信
号を演算処理して前記第１の部材に対する前記第２の部
材の絶対的な位置を検出する位置算出手段と、 前記トラック間の多相の受信信号の振幅バランスから故
障発生を検出しこれを報知する故障検出報知手段とを備
えてなることを特徴とする電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項５】 前記故障検出報知手段は、前記トラック
間の多相の受信信号の信号強度の差が所定値を超えたと
きに故障発生と判定してこれを報知するものであること
を特徴とする請求項４記載の電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項６】 前記故障検出報知手段は、前記トラック
間の多相の受信信号の信号強度の比が所定値を超えたと
きに故障発生と判定してこれを報知するものであること
を特徴とする請求項４記載の電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項７】 前記故障検出報知手段は、イベント発生
時の前記各トラックの多相の受信信号の信号強度を記憶
して、この信号強度で正規化された各トラックの多相の
受信信号の信号強度から故障発生を検出しこれを報知す
るものであることを特徴とする請求項４記載の電磁誘導
型位置検出装置。 - 【請求項８】 前記故障検出報知手段は、前記正規化さ
れた各トラックの受信信号の差を検出するものであるこ
とを特徴とする請求項７記載の電磁誘導型位置検出装
置。 - 【請求項９】 前記故障検出報知手段は、前記正規化さ
れた各トラックの受信信号の比が所定範囲を超えたこと
を検出するものであることを特徴とする請求項７記載の
電磁誘導型位置検出装置。 - 【請求項１０】 前記多相の受信信号は、前記受信コイ
ルをスター結線して得られた３相受信信号であることを
特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の電磁誘導
型位置検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068412A JP3654626B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電磁誘導型位置検出装置 |
| DE10111975A DE10111975B9 (de) | 2000-03-13 | 2001-03-13 | Verfahren zur Fehlererfassung für eine Vorrichtung zur Positionserfassung mit elektromagnetischer Induktion |
| US09/804,300 US6636035B2 (en) | 2000-03-13 | 2001-03-13 | Position measuring device and error detecting method for the same, and electromagnetic induction position detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068412A JP3654626B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電磁誘導型位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001255106A true JP2001255106A (ja) | 2001-09-21 |
| JP3654626B2 JP3654626B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=18587469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000068412A Expired - Fee Related JP3654626B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 電磁誘導型位置検出装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3654626B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338869A2 (en) * | 2002-02-26 | 2003-08-27 | Mitutoyo Corporation | Inductive position sensor |
| JP2007298291A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Tokai Rika Co Ltd | 回転角度検出装置 |
| JP2012502286A (ja) * | 2008-09-11 | 2012-01-26 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 誘導式位置センサー、誘導式位置センサーを備えた測定システム及び位置センサーの動作方法 |
| JP2015059934A (ja) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 誘導式エンコーダ |
| JP2015059779A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ミツトヨ | ロータリエンコーダおよびこれを備えるマイクロメータ |
| DE102019001496A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Mitutoyo Corporation | Codiereinrichtung vom elektromagnetischen induktionstyp |
| US11320287B2 (en) | 2019-06-12 | 2022-05-03 | Mitutoyo Corporation | Electromagnetic induction type encoder |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000068412A patent/JP3654626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338869A2 (en) * | 2002-02-26 | 2003-08-27 | Mitutoyo Corporation | Inductive position sensor |
| EP1338869A3 (en) * | 2002-02-26 | 2004-11-10 | Mitutoyo Corporation | Inductive position sensor |
| JP2007298291A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Tokai Rika Co Ltd | 回転角度検出装置 |
| JP2012502286A (ja) * | 2008-09-11 | 2012-01-26 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 誘導式位置センサー、誘導式位置センサーを備えた測定システム及び位置センサーの動作方法 |
| JP2015059779A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ミツトヨ | ロータリエンコーダおよびこれを備えるマイクロメータ |
| JP2015059934A (ja) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 誘導式エンコーダ |
| DE102019001496A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Mitutoyo Corporation | Codiereinrichtung vom elektromagnetischen induktionstyp |
| US10809100B2 (en) | 2018-04-13 | 2020-10-20 | Mitutoyo Corporation | Electromagnetic induction type encoder |
| US11320287B2 (en) | 2019-06-12 | 2022-05-03 | Mitutoyo Corporation | Electromagnetic induction type encoder |
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