JP2005291929A - Electromagnetic induction encoder - Google Patents

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JP2005291929A
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Kenichi Nakayama
賢一 中山
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of the detection positional accuracy by change in the frequency of an LC resonance waveform which is a driving signal. <P>SOLUTION: In this electromagnetic induction encoder, using the LC resonance waveform as the driving signal, a position is detected by sample holding the amplitude peak value P of the detection signal induced based on the driving signal. The delay time D by the sample hold or the amplification factor A of the sample hold value is changed according to the change in the amplitude peak position due to the temperature change or the change in the amplitude of the amplitude peak value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、LC共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダに係り、特に、温度変化に拘わらず高精度の位置検出を行なうことが可能な、電磁誘導式エンコーダに関する。   The present invention relates to an electromagnetic induction encoder that uses an LC resonance waveform as a drive signal, detects the position by sample-holding the amplitude peak value of a detection signal induced based on the drive signal, and in particular, detects the temperature. The present invention relates to an electromagnetic induction encoder capable of performing highly accurate position detection regardless of changes.

図1に例示する如く、メインスケール12の長手方向に多数配置したコイル14と、インデックススケール16に配置した送信コイル18及び受信コイル19でなるエンコーダパターン10の電磁誘導により、メインスケール12とインデックススケール16の相対位置変化を検出するようにした電磁誘導式エンコーダが知られている(特許文献1、2参照)。図において、20は駆動回路、30は受信回路である。   As illustrated in FIG. 1, the main scale 12 and the index scale are caused by electromagnetic induction of an encoder pattern 10 including a plurality of coils 14 arranged in the longitudinal direction of the main scale 12 and a transmission coil 18 and a reception coil 19 arranged on the index scale 16. There are known electromagnetic induction encoders that detect 16 relative position changes (see Patent Documents 1 and 2). In the figure, 20 is a driving circuit, and 30 is a receiving circuit.

このような従来の電磁誘導式エンコーダは、基本的には、単発のパルス信号が駆動回路に入力されて生成されたLC共振波形を駆動信号としている。実際の位置検出には、図2に実線Aで示す如く、この駆動信号に基づいて誘導された検出信号(減衰LCR共振波形)の振幅ピーク値Pをサンプルホールドするように遅延回路を組み込んである。このLC共振波形の発信周波数fは、次式で表わされる。   Such a conventional electromagnetic induction encoder basically uses, as a drive signal, an LC resonance waveform generated by inputting a single pulse signal to a drive circuit. In the actual position detection, as indicated by a solid line A in FIG. 2, a delay circuit is incorporated so as to sample and hold the amplitude peak value P of the detection signal (attenuated LCR resonance waveform) derived based on this drive signal. . The transmission frequency f of this LC resonance waveform is expressed by the following equation.

f=1/{2π√(LC)} …(1)     f = 1 / {2π√ (LC)} (1)

特開2000−180209号公報JP 2000-180209 A 特開2002−213906号公報JP 2002-213906 A

前記LC共振波形を発生させるためのL及びCは、汎用の構成部品を使用しており、共に温度特性を持っている。従って、(1)式からも分かるように、駆動信号の周波数fは、温度により容量Cが変動すると変化してしまう。しかしながら従来は、この駆動信号を、そのON信号がオン(図では立下り)になってから一定の遅延時間Dでサンプリングをしていたため、振幅ピーク値の位置がPからP’へずれた場合に、図2に破線Bで示す如く、サンプリングする電圧が低下し、最終的にエンコーダ受信位置精度が悪化するという問題点を有していた。   L and C for generating the LC resonance waveform use general-purpose components and both have temperature characteristics. Therefore, as can be seen from the equation (1), the frequency f of the drive signal changes when the capacitance C varies with temperature. Conventionally, however, this drive signal is sampled with a certain delay time D after the ON signal is turned on (falling in the figure), so that the position of the amplitude peak value shifts from P to P ′. In addition, as indicated by a broken line B in FIG. 2, the sampling voltage is lowered, and the encoder reception position accuracy is finally deteriorated.

このような問題点を解決するべく、デジタルノギスのように、間欠的に動作する測定器では、遅延時間Dを掃引することにより、ピーク電圧を検出することが可能であるが、工作機械組込用リニアエンコーダのような、高速動作が必要な測定機には適用できない。   In order to solve such problems, a measuring instrument that operates intermittently, such as a digital caliper, can detect the peak voltage by sweeping the delay time D. It cannot be applied to measuring machines that require high-speed operation, such as linear encoders.

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、温度変化によるLC共振波形周波数の変化に拘わらず、高い精度で位置を高速検出可能とすることを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to enable high-speed position detection with high accuracy regardless of changes in the LC resonance waveform frequency due to temperature changes.

本発明は、LC共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、温度変化による振幅ピーク位置の変化に対応させて、温度に応じて前記サンプルホールドまでの遅延時間を変えるようにして、前記課題を解決したものである。   The present invention relates to an electromagnetic induction encoder in which an LC resonance waveform is used as a drive signal, and a position is detected by sampling and holding an amplitude peak value of a detection signal derived based on the drive signal. The problem is solved by changing the delay time until the sample hold according to the temperature in accordance with the change of the peak position.

本発明は、又、LC共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、前記サンプルホールドまでの振幅ピーク値の振幅の変化に対応させて、温度に応じてサンプルホールド値の増幅率を変えるようにして、前記課題を解決したものである。   The present invention also provides an electromagnetic induction encoder in which the LC resonance waveform is used as a drive signal, and the amplitude peak value of a detection signal induced based on the drive signal is sampled and held to detect the position. The problem is solved by changing the amplification factor of the sample hold value according to the temperature in accordance with the change in the amplitude of the amplitude peak value until the hold.

又、前記温度を、スケールの熱膨張補正や動作温度監視用の温度センサにより検出するようにしたものである。   Further, the temperature is detected by a temperature sensor for correcting thermal expansion of the scale and monitoring the operating temperature.

本発明によれば、温度変化によるLC共振波形周波数の変化に拘わらず、サンプルホールド値、又は、増幅後のサンプルホールド値を一定に維持することができる。従って、高速測定が必要で温度が変化する場合においても、エンコーダの受信位置精度を高精度で維持することができる。   According to the present invention, the sample hold value or the sample hold value after amplification can be maintained constant regardless of the change in the LC resonance waveform frequency due to the temperature change. Therefore, even when high-speed measurement is required and the temperature changes, the encoder receiving position accuracy can be maintained with high accuracy.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の第1実施形態は、図3に示す如く、図1に例示したようなメインスケール12のコイル14及びインデックススケール16の送受信コイル18、19を含むエンコーダパターン10と、該エンコーダパターン10のインデックススケール16の送信コイル18をLCR共振によって駆動するための駆動回路20と、前記エンコーダパターン10のインデックススケール16の受信コイル19の出力をサンプルホールドするサンプルホールド(S/H)回路32と、該サンプルホールド回路32の出力を増幅するアンプ34と、該アンプ34の出力をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル(A/D)変換器36と、該A/D変換器36の出力に基づいて、メインスケール12とインデックススケール16の相対位置をデジタル演算すると共に、前記駆動回路20の駆動信号の立下りからサンプルホールド回路32でサンプリングするまでの遅延時間D後に前記サンプルホールド回路32を作動させるプロセッサ40とを備えた電磁誘導式エンコーダにおいて、例えばスケールの熱膨張補正や動作温度監視用(例えばリニアモータによる発熱警告用)に設けられている温度センサ50の出力に応じて、前記プロセッサ40で、遅延時間Dを、図4に示す如く変化させるようにしたものである。   As shown in FIG. 3, the first embodiment of the present invention includes an encoder pattern 10 including the coil 14 of the main scale 12 and the transmission / reception coils 18 and 19 of the index scale 16 as illustrated in FIG. A drive circuit 20 for driving the transmission coil 18 of the index scale 16 by LCR resonance, a sample hold (S / H) circuit 32 for sample-holding the output of the reception coil 19 of the index scale 16 of the encoder pattern 10; Based on the output of the amplifier 34 that amplifies the output of the sample hold circuit 32, the analog / digital (A / D) converter 36 that converts the output of the amplifier 34 into a digital signal, and the output of the A / D converter 36, Digitally displays the relative position of the main scale 12 and the index scale 16 In addition, in an electromagnetic induction encoder comprising a processor 40 that operates the sample hold circuit 32 after a delay time D from the fall of the drive signal of the drive circuit 20 to the sampling by the sample hold circuit 32, for example, The processor 40 changes the delay time D as shown in FIG. 4 in accordance with the output of the temperature sensor 50 provided for thermal expansion correction and operation temperature monitoring (for example, for a heat generation warning by a linear motor). It is what.

本実施形態によれば、図5に例示する如く、温度変化に応じて遅延時間Dが、例えばD’へ変化されるので、温度変化に拘らず、常に最大振幅ピーク値をサンプリングすることができ、エンコーダ受信位置の精度劣化を防止することができる。   According to the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the delay time D is changed to, for example, D ′ according to the temperature change, so that the maximum amplitude peak value can always be sampled regardless of the temperature change. Therefore, it is possible to prevent deterioration in accuracy of the encoder reception position.

次に、本発明の第2実施形態を詳細に説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.

本実施形態は、図3に示した第1実施形態と同様の構成において、図6に示す如く、サンプルホールド用の遅延時間Dは一定とし、アンプ34の増幅率Aを、温度センサ50の出力により、図7に示す如く変化させるようにしたものである。   In the present embodiment, in the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 3, the delay time D for sample hold is constant, and the amplification factor A of the amplifier 34 is set as the output of the temperature sensor 50 as shown in FIG. Thus, the change is made as shown in FIG.

本実施形態によれば、図8に一点鎖線Cで示す如く、温度変化に応じて、増幅率Aが、例えばA’に変化されるので、温度変化に拘わらず、増幅後のサンプルホールド値を一定に維持することができ、エンコーダ受信位置の精度劣化を防止することができる。   According to the present embodiment, as indicated by the alternate long and short dash line C in FIG. 8, the amplification factor A is changed to, for example, A ′ according to the temperature change, so that the sample hold value after amplification is changed regardless of the temperature change. It can be kept constant, and deterioration in accuracy of the encoder reception position can be prevented.

前記実施形態においては、いずれも、スケールに熱膨張補正や動作温度監視用に既に設けられている温度センサ50の出力を利用しているので、構成が簡略である。なお、本発明による補正のための温度センサを別途設けることも可能である。   In any of the above-described embodiments, since the output of the temperature sensor 50 already provided in the scale for thermal expansion correction and operation temperature monitoring is used, the configuration is simple. It is also possible to separately provide a temperature sensor for correction according to the present invention.

電磁誘導式エンコーダのパターンの一例を示す平面図Plan view showing an example of an electromagnetic induction encoder pattern 従来の問題点を説明するための、受信信号の波形の一例を示すタイムチャートTime chart showing an example of the waveform of the received signal to explain the conventional problems 本発明の第1実施形態の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of this invention. 同じく温度と遅延時間の関係の例を示す線図Diagram showing the relationship between temperature and delay time 同じく受信信号の一例を示すタイムチャートSimilarly, a time chart showing an example of the received signal 本発明の第2実施形態の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of this invention. 同じく温度と増幅率の関係の例を示す線図Similarly, a diagram showing an example of the relationship between temperature and gain 同じく受信信号の一例を示すタイムチャートSimilarly, a time chart showing an example of the received signal

符号の説明Explanation of symbols

10…エンコーダパターン
20…駆動回路
32…サンプルホールド(S/H)回路
D、D’…遅延時間
34…アンプ
A、A’…増幅率
36…アナログ/デジタル(A/D)変換器
40…プロセッサ
50…温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Encoder pattern 20 ... Drive circuit 32 ... Sample hold (S / H) circuit D, D '... Delay time 34 ... Amplifier A, A' ... Amplification factor 36 ... Analog / digital (A / D) converter 40 ... Processor 50 ... Temperature sensor

Claims (3)

LC共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、
温度変化による振幅ピーク位置の変化に対応させて、温度に応じて前記サンプルホールドまでの遅延時間を変えることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
In an electromagnetic induction encoder that uses an LC resonance waveform as a drive signal, and detects and positions the amplitude peak value of a detection signal derived based on the drive signal,
An electromagnetic induction encoder, wherein a delay time until the sample hold is changed according to a temperature in response to a change in an amplitude peak position due to a temperature change.
LC共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記サンプルホールドまでの振幅ピーク値の振幅の変化に対応させて、温度に応じてサンプルホールド値の増幅率を変えることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
In an electromagnetic induction encoder that uses an LC resonance waveform as a drive signal, and detects and positions the amplitude peak value of a detection signal derived based on the drive signal,
An electromagnetic induction encoder characterized in that the amplification factor of the sample hold value is changed in accordance with the temperature in accordance with the change in the amplitude of the amplitude peak value until the sample hold.
前記温度を、スケールの熱膨張補正や動作温度監視用の温度センサにより検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁誘導式エンコーダ。   3. The electromagnetic induction encoder according to claim 1, wherein the temperature is detected by a temperature sensor for correcting thermal expansion of a scale or monitoring an operating temperature. 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009186200A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Mitsutoyo Corp Electromagnetic induction encoder

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