JP2010145086A

JP2010145086A - Electromagnetic induction type position detection device and method

Info

Publication number: JP2010145086A
Application number: JP2008319090A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishii; 浩石井; Shigeo Ueda; 茂夫上田; Kazunari Izawa; 一成井澤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic induction type position detection device and an electromagnetic induction type position detection method capable of performing gap adjustment work easily and efficiently. <P>SOLUTION: When position detection is performed, an induced voltage V=K(g(X))×I×sin(k(X-α))×sin(ωt) is generated in a scale-side coil by causing a first exciting coil Is=I×cos(kα)×sin(ωt) to flow in a first slider-side coil, and causing a second exciting current Ic=-I×sin(kα)×sin(ωt) to flow in a second slider-side coil, and based on the induced voltage V, a movement position X of the slider is found. When gap adjustment is performed, an induced voltage V'=K(g(X))×I×sin(ωt+kX) is generated in the scale-side coil by causing a first exciting current Is'=I×cos(ωt) to flow in the first slider-side coil, and causing a second exciting current Ic'=I×sin(ωt) to flow in the second slider-side coil, and an amplitude value K(g(X))×I of the induced voltage V' is acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はリニア形スケールなどの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。 The present invention relates to an electromagnetic induction position detector such as a linear scale and an electromagnetic induction position detection method.

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に適用されて当該直線移動軸上の移動位置を検出し、ロータリ形スケールは例えば工作機械の回転軸に適用されて当該回転軸の回転角度を検出する。 An inductive scale, which is an electromagnetic induction type position detector, is applied to position detection units of various machines such as machine tools, automobiles, and robots. Induct thin type scales include linear scales and rotary scales. Linear scales are applied to, for example, a linear movement axis of a machine tool to detect a movement position on the linear movement axis. Applied to a rotating shaft of a machine tool to detect a rotation angle of the rotating shaft.

リニア形スケール及び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３の原理図に基づいて説明する。図３（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３（ｂ）は前記スライダと前記スケールを並べて示す図、図３（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３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それぞれ、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。 Both the linear type scale and the rotary type scale detect the position by electromagnetic induction of coil patterns arranged in parallel and face to face. This detection principle will be described based on the principle diagram of FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the slider of the linear scale and the scale face each other in parallel, FIG. 3B shows the slider and the scale side by side, and FIG. 3C shows the slider. It is a figure which shows the electromagnetic coupling degree of the said scale. Although the principle diagram of the linear scale is shown in FIG. 3, the principle of the rotary scale is similar to this, and the stator and rotor of the rotary scale correspond to the slider and scale of the linear scale, respectively. ing.

図３（ａ）及び図３（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スライダ側コイル３と、第２の一次側コイルとしての第２スライダ側コイル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側コイル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（即ち櫛型パターンに形成され）且つ全体が直線状になっている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the detection unit of the linear scale has a slider 1 as a primary side member and a scale 2 as a secondary side member. The slider 1 which is a movable part has a first slider side coil 3 as a first primary side coil and a second slider side coil 4 as a second primary side coil, and a scale 2 which is a fixed part. Has a scale side coil 5 as a secondary side coil. These coils 3, 4 and 5 are folded back in a zigzag shape (that is, formed in a comb pattern), and the whole is linear.

そして、図３（ａ）に示すように、スライダ１（即ち第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４）と、スケール２（即ちスケール側コイル５）は、これらの間に規定の範囲内のギャップ（隙間）ｇを保持した状態で平行に向かい合わせて配置されている。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１スライダ側コイル３と第１スライダ側コイル４は、スケール側コイル５との位置関係が１／４ピッチずれている。 As shown in FIG. 3A, the slider 1 (that is, the first slider-side coil 3 and the second slider-side coil 4) and the scale 2 (that is, the scale-side coil 5) are within a specified range. The inner gaps (gap) g are arranged in parallel and facing each other. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the positional relationship between the first slider side coil 3 and the first slider side coil 4 and the scale side coil 5 is shifted by ¼ pitch.

このため、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に励磁電流（交流電流）を流し、スライダ１が図３（ａ）の矢印Ａの如くスケール２の長さ方向に沿って移動すると、このスライダ１の移動による第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４と、スケール側コイル５との相対的な位置関係の変化に応じて、図３（ｃ）に示すように第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との電磁結合度が周期的に変化するため、スケール側コイル５には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
したがって、この誘起電圧に基づいてスケール２の位置（即ちスケール２に対するスライダ１の移動位置）を検出することができる。 Therefore, when an exciting current (alternating current) is passed through the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 and the slider 1 moves along the length direction of the scale 2 as indicated by an arrow A in FIG. As shown in FIG. 3C, the first slider-side coil 3 and the second slider-side coil 4 and the scale-side coil 5 change according to the change in the relative positional relationship between the scale-side coil 5 and the first slider-side coil 3. Since the degree of electromagnetic coupling between the slider-side coil 3 and the second slider-side coil 4 and the scale-side coil 5 changes periodically, an induced voltage that periodically changes is generated in the scale-side coil 5.
Therefore, the position of the scale 2 (that is, the movement position of the slider 1 with respect to the scale 2) can be detected based on the induced voltage.

この位置検出処理について詳述すると、第１スライダ側コイル３には下記の（１）式で示す第１励磁電流Ｉｓを流し、第２スライダ側コイル４には下記の（２）式で示す第２励磁電流Ｉｃを流す。
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt) ・・・（１）
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt) ・・・（２）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの長さ（ロータリ形スケールでは角度）
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置 The position detection process will be described in detail. A first excitation current Is shown in the following equation (1) is passed through the first slider-side coil 3, and a second equation shown in the following equation (2) is supplied to the second slider-side coil 4. 2 Excitation current Ic is supplied.
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt) (1)
Ic = -I · sin (kα) · sin (ωt) (2)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Length of 1 pitch of coil (angle on rotary scale)
ω: Angular frequency of excitation current (alternating current)
t: time
α: Excitation position

その結果、スケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（３）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。
Ｖ＝K(g(X))・sin(kX)・[I・cos(kα)・sin(ωt)]＋K(g(X)・cos(kX)
・[−I・sin(kα)・sin(ωt)]
＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt) ・・・（３）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの位置） As a result, an induced voltage V expressed by the following equation (3) is generated in the scale side coil 5 by electromagnetic induction between the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 and the scale side coil 5. .
V = K (g (X)) ・ sin (kX) ・ [I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)] + K (g (X) ・ cos (kX)
・ [−I ・ sin (kα) ・ sin (ωt)]
＝ K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt) (3)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Scale position (position of slider relative to scale)

図４の演算回路８では、誘起電圧Ｖの振幅K(g(X))・I・sin(k(X−α))に応じてＰＩ制御により励振位置α＝Ｘとなるように調整し、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃを調整することにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅が０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αを、検出位置Ｘとして求める。
つまり、スライダ１の移動にともなう位置Ｘの変位に対して、α＝Ｘとなるように励振位置α（第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃ）を追従させることにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅が０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αの値を、検出位置Ｘとする。 In the arithmetic circuit 8 of FIG. 4, the excitation position α is adjusted to be X by PI control according to the amplitude K (g (X)) · I · sin (k (X−α)) of the induced voltage V, By adjusting the first excitation current Is and the second excitation current Ic based on the excitation position α, the amplitude of the induced voltage V is set to 0, and the amplitude of the induced voltage V is set to 0 (that is, α = X). The excitation position α at this time is obtained as the detection position X.
That is, the amplitude of the induced voltage V is caused by causing the excitation position α (first excitation current Is and second excitation current Ic) to follow the displacement of the position X accompanying the movement of the slider 1 so that α = X. Is set to 0, and the value of the excitation position α when the amplitude of the induced voltage V becomes 0 (that is, α = X) is defined as a detection position X.

かかるリニア形スケールでは、上記（３）式から明らかなようにＶの振幅Ｖｓは、下記の（４）式となり、ギャップｇに依存する。このため、リニア形スケール（スライダ１，スケール２）を工作機械などに取り付ける際には、ギャップ調整をする必要がある。
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α) ・・・（４） In such a linear scale, as is apparent from the above equation (3), the amplitude Vs of V becomes the following equation (4) and depends on the gap g. For this reason, when attaching a linear scale (slider 1, scale 2) to a machine tool etc., it is necessary to adjust a gap.
Vs = K (g (X)) · I · sin (k (X−α) (4)

ギャップ調整処理では、励振位置αを一定値に設定した上で、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ、上記（１），（２）式で示すような第１励磁電流Ｉｓと第２励磁電流Ｉｃを流して、上記（３）式で示すような誘起電圧Ｖを得る。そして、振幅Ｖｓの極大値が、規定範囲内のギャップｇに対応した規定の範囲内の極大値になるようにギャップｇを調整する。 In the gap adjustment process, the excitation position α is set to a constant value, and then the first excitation current as shown by the above equations (1) and (2) is applied to the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 respectively. By passing Is and the second excitation current Ic, an induced voltage V as shown in the above equation (3) is obtained. Then, the gap g is adjusted so that the maximum value of the amplitude Vs becomes a maximum value within a specified range corresponding to the gap g within the specified range.

具体的には、上記（４）式のsin(k(X−α)から明らかなように誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓがスケール２の位置Ｘに応じて正弦波状に変化するため、従来のギャップ調整では、工作機械などにスライダ１とスケール２を取り付けてギャップｇを設定した後、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内か否かを確認する。その結果、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内でなければ、ギャップｇを設定し直した後、再度、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内か否かを確認する。かくして、振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内になるようにギャップ調整をする。 Specifically, as apparent from sin (k (X−α) in the above equation (4), the amplitude Vs of the induced voltage V changes sinusoidally according to the position X of the scale 2, so that the conventional gap adjustment is performed. Then, after attaching the slider 1 and the scale 2 to a machine tool or the like and setting the gap g, the slider 1 is moved over the entire stroke of the scale 2 to determine whether or not the maximum value of the amplitude Vs is within a specified range. As a result, if the maximum value of the amplitude Vs is not within the specified range, the gap g is set again, and then the slider 1 is moved again over the entire stroke of the scale 2 to maximize the amplitude Vs. It is confirmed whether or not the value is within a specified range, and thus the gap is adjusted so that the maximum value of the amplitude Vs is within the specified range.

図４にモード切り換え機能のフローチャートを示すように、演算回路８では、まず、ステップＳ１において、外部入力であるギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９に基づき、任意のスケール位置Ｘ₀で、ギャップ調整を開始するか否かを判定する。
ステップＳ１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９がＯＦＦであると判定したとき（Ｎｏの場合）には、ステップＳ２の進んで通常の位置検出処理を行う（位置検出モード）。即ち、上記のような位置検出処理を行って、検出位置Ｘを求める。
そして、ステップＳ１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号９がＯＮであると判定したとき（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ３へ進んでギャップ調整処理を行う（ギャップ調整モード）。即ち、上記のようなギャップ調整処理を行って、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの極大値が規定の範囲内になるようにする。
なお、図示例では、励振位置αの固定値を(X₀＋π／(2k))とすることにより、便宜的に誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが下記の（５）式のようになるようにして、ギャップ調整モードスイッチをＯＮしたときに振幅Ｖｓの極大値が出力されるようにしている。
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−(X₀＋π／(2k))))
＝K(g(X))・I・cos(k(X−X₀)) ・・・（５） As shown in the flowchart of the mode switching function in FIG. 4, in the arithmetic circuit 8, first, in step S1, the gap adjustment is performed at an arbitrary scale position X ₀ based on the gap adjustment mode ON / OFF signal 9 which is an external input. Determine whether to start.
When it is determined in step S1 that the gap adjustment mode ON / OFF signal 9 is OFF (in the case of No), the process proceeds to step S2 to perform normal position detection processing (position detection mode). That is, the position detection process as described above is performed to obtain the detection position X.
When it is determined in step S1 that the gap adjustment mode ON / OFF signal 9 is ON (in the case of Yes), the process proceeds to step S3 to perform gap adjustment processing (gap adjustment mode). That is, the gap adjustment process as described above is performed so that the maximum value of the amplitude Vs of the induced voltage V falls within a specified range.
In the illustrated example, the fixed value of the excitation position α is set to (X ₀ + π / (2k)) so that the amplitude Vs of the induced voltage V is expressed by the following equation (5) for convenience. When the gap adjustment mode switch is turned on, the maximum value of the amplitude Vs is output.
Vs = K (g (X)) · I · sin (k (X− (X ₀ + π / (2k))))
＝ K (g (X)) ・ I ・ cos (k (X−X ₀ )) (5)

本願に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００８−１８０２０８号公報特開２００１−２５５１０６号公報 Prior art documents related to the present application include the following.
JP 2008-180208 A JP 2001-255106 A

ギャップ調整には振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iだけが必要であるが、振幅Ｖｓにはsin(k(X−α)の項が含まれており、振幅Ｖｓが位置Ｘによって正弦波状に変化するため、ギャップ調整作業が分かりにくく、しかも、スライダ１をスケール２の全ストロークに亘って移動させて振幅Ｖｓの極大値を探す必要があり、この探した極大値に対応するスケール位置にスライダ１を戻すことも必要になるため、ギャップ調整作業の効率も悪い。 The gap adjustment requires only the maximum value K (g (X)) · I of the amplitude Vs, but the amplitude Vs includes the term sin (k (X−α), and the amplitude Vs is the position X. Therefore, it is difficult to understand the gap adjustment work, and it is necessary to search for the maximum value of the amplitude Vs by moving the slider 1 over the entire stroke of the scale 2, and this corresponds to the searched maximum value. Since it is also necessary to return the slider 1 to the scale position, the efficiency of the gap adjustment work is also poor.

従って本発明は上記の事情に鑑み、ギャップ調整作業を容易且つ効率的に行う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。 Therefore, in view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an electromagnetic induction position detector and an electromagnetic induction position detection method capable of performing gap adjustment work easily and efficiently.

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ギャップｇを保持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、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部と、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、
前記制御部では、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
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下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする。 An electromagnetic induction type position detector according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problem includes a primary member including a first primary coil and a second primary coil, a secondary coil, and the primary member. A secondary side member disposed in parallel and facing the gap g, and the primary side member and the secondary side member are relatively movable, and In an electromagnetic induction type position detector provided with a control unit for controlling the detection unit,
In the control unit,
At the time of position detection, the following first excitation current Is is passed through the first primary coil, and the following second excitation current Ic is passed through the second primary coil,
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)
Ic = −I · sin (kα) · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Value of one pitch of the coil
ω: Angular frequency of excitation current
t: time
α: excitation position The following induced voltage V is generated in the secondary coil, and the movement position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V.
V = K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: When the position gap of the detection unit is adjusted, the following first excitation current Is ′ is passed through the first primary coil, and the following second excitation current Ic ′ is passed through the second primary coil,
Is' = I ・ cos (ωt)
Ic ′ = I · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
ω: angular frequency of the excitation current, the following induced voltage V ′ is generated in the secondary coil, and the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′ is obtained,
V '= K (g (X)) ・ I ・ sin (ωt + kX)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Characterized by the position of the detector.

また、第２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、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持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、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、
位置検出時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt)
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの値
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下記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、
Ｖ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに下記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに下記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、
Ｉｓ´＝I・cos(ωt)
Ｉｃ´＝I・sin(ωt)
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流の角周波数
前記二次側コイルに下記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ること、
Ｖ´＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX)
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：検出部の位置
を特徴とする。 In addition, the electromagnetic induction type position detection method of the second invention includes a primary side member including a first primary side coil and a second primary side coil, a secondary side coil, and the primary side member. Electromagnetic induction using a detection unit that has a secondary side member arranged in parallel and facing each other while holding the gap g, and in which the primary side member and the secondary side member are relatively movable An expression position detection method comprising:
At the time of position detection, the following first excitation current Is is passed through the first primary coil, and the following second excitation current Ic is passed through the second primary coil,
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)
Ic = −I · sin (kα) · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Value of one pitch of the coil
ω: Angular frequency of excitation current
t: time
α: excitation position The following induced voltage V is generated in the secondary coil, and the movement position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V.
V = K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: When the position gap of the detection unit is adjusted, the following first excitation current Is ′ is allowed to flow through the first primary coil, and the following second excitation current Ic ′ is allowed to flow through the second primary coil,
Is' = I ・ cos (ωt)
Ic ′ = I · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
ω: angular frequency of the excitation current, the following induced voltage V ′ is generated in the secondary coil, and the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′ is obtained,
V '= K (g (X)) ・ I ・ sin (ωt + kX)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Characterized by the position of the detector.

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ギャップｇを保持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、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部と、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、前記制御部では、位置検出時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流からギャップ調整用の励磁電流に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。 According to the electromagnetic induction type position detector of the first invention, a primary side member having a first primary side coil and a second primary side coil, a secondary side coil, and the primary side member A detection unit having a secondary side member arranged in parallel and facing the gap g, the primary side member and the secondary side member being relatively movable, and the detection unit In the electromagnetic induction type position detector, the control unit controls the first primary current coil to flow through the first primary coil when detecting the position, and the second primary side. By causing the second excitation current Ic to flow through the coil, the induced voltage V is generated in the secondary coil, and the moving position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V. The first exciting current Is is applied to the first primary coil. And the second exciting current Ic ′ is caused to flow through the second primary coil, thereby generating the induced voltage V ′ in the secondary coil, and the amplitude value K of the induced voltage V ′. (g (X)) · I is obtained, and the amplitude Vs ′ of the induced voltage V ′ at the time of gap adjustment depends only on the gap g (that is, the degree of electromagnetic coupling) and not on the position X. Therefore, it does not change sinusoidally depending on the position X like the amplitude Vs of the induced voltage V at the time of position detection, and corresponds to the maximum value K (g (X)) · I of the amplitude Vs at any scale position X. The value to be
Therefore, when changing the gap, it is possible to save the trouble of searching for the maximum value as in the prior art by simply changing the excitation current for position detection to the excitation current for gap adjustment. For this reason, it is possible to perform the gap adjustment work very easily and efficiently without increasing the cost as compared with the conventional case.

同様に、第２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、二次側コイルを備え且つ前記一次側部材に対してギャップｇを保持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、且つ、前記一次側部材と前記二次側部材とが相対的に移動可能な検出部を利用する電磁誘導式位置検出方法であって、位置検出時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓを流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて前記検出部の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時には、前記第１の一次側コイルに上記の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、前記第２の一次側コイルに上記の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、前記二次側コイルに上記の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流からギャップ調整用の励磁電流に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。 Similarly, according to the electromagnetic induction type position detection method of the second invention, a primary side member provided with a first primary side coil and a second primary side coil, a secondary side coil, and the primary side member And a secondary side member that is arranged in parallel and holding the gap g with respect to each other, and uses a detection unit in which the primary side member and the secondary side member are relatively movable In the electromagnetic induction type position detection method, when the position is detected, the first excitation current Is is supplied to the first primary coil, and the second excitation current Ic is supplied to the second primary coil. As a result, the induced voltage V is generated in the secondary coil, and the movement position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V. When the gap is adjusted, the first primary coil is subjected to the first voltage. 1 excitation current Is ′ is applied to the second primary coil. By causing the second exciting current Ic ′ to flow, the induced voltage V ′ is generated in the secondary coil, and the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′ is obtained. Since the amplitude Vs ′ of the induced voltage V ′ at the time of gap adjustment depends only on the gap g (that is, the degree of electromagnetic coupling) and not on the position X, the amplitude of the induced voltage V at the time of position detection. It does not change in a sinusoidal manner depending on the position X like Vs, and at any scale position X, the value corresponds to the maximum value K (g (X)) · I of the amplitude Vs.
Therefore, when changing the gap, it is possible to save the trouble of searching for the maximum value as in the prior art by simply changing the excitation current for position detection to the excitation current for gap adjustment. For this reason, it is possible to perform the gap adjustment work very easily and efficiently without increasing the cost as compared with the conventional case.

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。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の実施の形態例に係るリニア形スケールの機能を表すブロック図、図２は前記リニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。 FIG. 1 is a block diagram showing functions of a linear scale according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart concerning a mode switching function in the arithmetic circuit of the linear scale.

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を制御するための制御部１２とを備えている。 As shown in FIG. 1, the linear scale that is an electromagnetic induction type position detector includes a detection unit (scale unit) 11 and a control unit 12 for controlling the detection unit 11.

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３（ａ）〜図３（ｃ）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スライダ側コイル３と、第２の一次側コイルとしての第２スライダ側コイル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側コイル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（即ち櫛型パターンに形成され）且つ全体が直線状になっている。
そして、スライダ１（即ち第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４）と、スケール２（即ちスケール側コイル５）は、これらの間に規定の範囲内のギャップ（隙間）ｇを保持した状態で平行に向かい合わせて配置されている。また、第１スライダ側コイル３と第１スライダ側コイル４は、スケール側コイル５との位置関係が１／４ピッチずれている。 The linear scale detector 11 has the same configuration as that of the conventional linear scale detector (see FIGS. 3A to 3C). That is, the detection unit 11 of the linear scale has a slider 1 as a primary side member and a scale 2 as a secondary side member. The slider 1 which is a movable part has a first slider side coil 3 as a first primary side coil and a second slider side coil 4 as a second primary side coil, and a scale 2 which is a fixed part. Has a scale side coil 5 as a secondary side coil. These coils 3, 4 and 5 are folded back in a zigzag shape (that is, formed in a comb pattern), and the whole is linear.
The slider 1 (that is, the first slider-side coil 3 and the second slider-side coil 4) and the scale 2 (that is, the scale-side coil 5) hold a gap (gap) g within a specified range therebetween. In a state, they are arranged facing each other in parallel. Further, the positional relationship between the first slider side coil 3 and the first slider side coil 4 and the scale side coil 5 is shifted by ¼ pitch.

このため、第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に励磁電流（交流電流）を流し、スライダ１がスケール２の長さ方向に沿って移動すると、このスライダ１の移動による第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４と、スケール側コイル５との相対的な位置関係の変化に応じて、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との電磁結合度が周期的に変化するため（図３（ｃ）参照）、スケール側コイル５には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
従って、この誘起電圧に基づいてスケール２の位置（即ちスケール２に対するスライダ１の移動位置）を検出することができる。 Therefore, when an exciting current (alternating current) is passed through the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 and the slider 1 moves along the length direction of the scale 2, the first slider is moved by the movement of the slider 1. In accordance with the change in the relative positional relationship between the side coil 3 and the second slider side coil 4 and the scale side coil 5, the electromagnetic force between the first slider side coil 3, the second slider side coil 4 and the scale side coil 5 Since the degree of coupling periodically changes (see FIG. 3C), an induced voltage that periodically changes is generated in the scale side coil 5.
Therefore, the position of the scale 2 (that is, the moving position of the slider 1 with respect to the scale 2) can be detected based on the induced voltage.

一方、リニア形スケールの制御部１２は第１励磁電源１３と、第２励磁電源１４と、演算回路１５とを有している。第１励磁電源１３は第１スライダ側コイル３に接続され、第２励磁電源１４は第２スライダ側コイル４に接続されている。演算回路１５はスケール２のスケール側コイル５に接続されている。 On the other hand, the linear scale control unit 12 includes a first excitation power supply 13, a second excitation power supply 14, and an arithmetic circuit 15. The first excitation power source 13 is connected to the first slider side coil 3, and the second excitation power source 14 is connected to the second slider side coil 4. The arithmetic circuit 15 is connected to the scale side coil 5 of the scale 2.

演算回路１５では、外部入力であるギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６によって、通常の位置検出モードとギャップ調整モードの切り換えを行う。ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６は、作業員がギャップ調整モードスイッチ（図示せず）をＯＮ・ＯＦＦ操作することよって、演算回路１５に入力される。 The arithmetic circuit 15 switches between a normal position detection mode and a gap adjustment mode by a gap adjustment mode ON / OFF signal 16 which is an external input. The gap adjustment mode ON / OFF signal 16 is input to the arithmetic circuit 15 when an operator turns on / off a gap adjustment mode switch (not shown).

図２に基づいて説明すると、演算回路８では、まず、ステップＳ１１において、ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６に基づき、任意のスケール位置Ｘ₀で、ギャップ調整を開始するか否かを判定する。
即ち、ステップＳ１１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６がＯＦＦであると判定したとき（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１２の進んで通常の位置検出処理を行う（位置検出モード）。そして、ステップＳ１１でギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号１６がＯＮであると判定したとき（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ１３へ進んでギャップ調整処理を行う（ギャップ調整モード）。以下に、位置検出モードとギャップ調整モードについて詳述する。 Referring to FIG. 2, the arithmetic circuit 8 first determines whether or not to start the gap adjustment at an arbitrary scale position X ₀ based on the gap adjustment mode ON / OFF signal 16 in step S11.
That is, when it is determined in step S11 that the gap adjustment mode ON / OFF signal 16 is OFF (in the case of No), the process proceeds to step S12 to perform normal position detection processing (position detection mode). When it is determined in step S11 that the gap adjustment mode ON / OFF signal 16 is ON (in the case of Yes), the process proceeds to step S13 to perform gap adjustment processing (gap adjustment mode). Hereinafter, the position detection mode and the gap adjustment mode will be described in detail.

＜位置検出モード＞
位置検出モードでは、従来と同様の位置検出処理を行う。
即ち、図１に示すように、第１励磁電源１３では下記の（６）式で示す第１励磁電流Ｉｓを、第１スライダ側コイル３に流す。同時に、第２励磁電源１４では下記の（７）式で示す第２励磁電流Ｉｃを、第２スライダ側コイル４に流す。なお、位置検出モードにおける初期の励振位置αの値は、初期設定値又は前回の位置検出処理において最後に調整された値などの任意の値とする。
Ｉｓ＝I・cos(kα)・sin(ωt) ・・・（６）
Ｉｃ＝−I・sin(kα)・sin(ωt) ・・・（７）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ｋ：２π／ｐ
ｐ：コイルの１ピッチの長さ（ロータリ形スケールでは角度）
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数
ｔ：時間
α：励振位置 <Position detection mode>
In the position detection mode, the same position detection process as in the prior art is performed.
That is, as shown in FIG. 1, in the first excitation power supply 13, a first excitation current Is expressed by the following equation (6) is passed through the first slider side coil 3. At the same time, in the second excitation power supply 14, a second excitation current Ic expressed by the following equation (7) is passed through the second slider side coil 4. Note that the initial value of the excitation position α in the position detection mode is an arbitrary value such as an initial set value or a value adjusted last in the previous position detection process.
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt) (6)
Ic = -I · sin (kα) · sin (ωt) (7)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Length of 1 pitch of coil (angle on rotary scale)
ω: Angular frequency of excitation current (alternating current)
t: time
α: Excitation position

その結果、スケール２のスケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（８）式で示す誘起電圧Ｖが発生する。この誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓは、下記の（９)式に示すとおりである。
Ｖ＝K(g(X))・sin(kX)・[I・cos(kα)・sin(ωt)]＋K(g(X)・cos(kX)
・[−I・sin(kα)・sin(ωt)]
＝K(g(X))・I・sin(k(X−α))・sin(ωt) ・・・（８）
Ｖｓ＝K(g(X))・I・sin(k(X−α)) ・・・（９）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの移動位置） As a result, the scale side coil 5 of the scale 2 has an induced voltage V expressed by the following equation (8) due to electromagnetic induction between the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 and the scale side coil 5. Will occur. The amplitude Vs of the induced voltage V is as shown in the following equation (9).
V = K (g (X)) ・ sin (kX) ・ [I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)] + K (g (X) ・ cos (kX)
・ [−I ・ sin (kα) ・ sin (ωt)]
＝ K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt) (8)
Vs = K (g (X)) · I · sin (k (X−α)) (9)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Scale position (slider movement position relative to the scale)

なお、g(X)は、ギャップｇがスケールの位置Ｘに依存することを表している。即ち、ギャップｇはスケールの位置Ｘにかかわらず一定値になるように設定するが、設定誤差によるスライダ１とスケール２の相対的な傾斜や、スケール２のうねりなどが生じている場合には、スケール位置Ｘに応じてギャップｇが変化する場合もある。 Note that g (X) represents that the gap g depends on the position X of the scale. That is, the gap g is set to a constant value regardless of the position X of the scale, but when the relative inclination of the slider 1 and the scale 2 due to the setting error or the undulation of the scale 2 occurs, The gap g may change depending on the scale position X.

演算回路１５では、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓに応じてＰＩ制御により励振位置α＝Ｘとなるように調整し、この励振位置αに基づいて第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃを調整することにより、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αを、検出位置Ｘとして求める。つまり、スライダ１の移動にともなう位置Ｘの変位に対して、α＝Ｘとなるように励振位置α（第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃ）を追従させることにより、誘起電圧Ｖの振幅が０となるようにし、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０（即ちα＝Ｘ）になったときの励振位置αの値を、検出位置Ｘとする。 The arithmetic circuit 15 adjusts the excitation position α = X by PI control according to the amplitude Vs of the induced voltage V, and adjusts the first excitation current Is and the second excitation current Ic based on the excitation position α. Accordingly, the amplitude Vs of the induced voltage V is set to 0, and the excitation position α when the amplitude Vs of the induced voltage V becomes 0 (that is, α = X) is obtained as the detection position X. That is, the amplitude of the induced voltage V is caused by causing the excitation position α (first excitation current Is and second excitation current Ic) to follow the displacement of the position X accompanying the movement of the slider 1 so that α = X. Is set to 0, and the value of the excitation position α when the amplitude Vs of the induced voltage V becomes 0 (that is, α = X) is defined as a detection position X.

詳述すると、演算回路１５はＡ／Ｄ変換部２１と、振幅値取得部２２と、位置変化量演算部２３と、励磁電流波形形成部２４とを有している。
Ａ／Ｄ変換部２１では、スケール２のスケール側コイル５から入力したアナログ値の誘起電圧Ｖを、デジタル値に変換（Ａ／Ｄ変換）する。
振幅値取得部２２では、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換された誘起電圧Ｖから、当該誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの値を取得する。
位置変化量演算部２３では、誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０となるようにするため、振幅値取得部２２で取得した誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓに対してＰＩ（比例積分）制御を行うことにより（即ち振幅Ｖｓに比例ゲインを掛けたものに、振幅Ｖｓに積分ゲインを掛けて積分したもの加えることにより）、励振位置αを求める（調整する）。
励磁電流波形形成部２４では、位置変化量演算部２３で求めた励振位置αに基づいて、上記の（６）式及び（７）式に示す第１励磁電流Ｉｓ及び第２励磁電流Ｉｃの波形を形成する（調整する）。 More specifically, the arithmetic circuit 15 includes an A / D conversion unit 21, an amplitude value acquisition unit 22, a position change amount calculation unit 23, and an excitation current waveform formation unit 24.
The A / D converter 21 converts the analog induced voltage V input from the scale side coil 5 of the scale 2 into a digital value (A / D conversion).
The amplitude value acquisition unit 22 acquires the value of the amplitude Vs of the induced voltage V from the induced voltage V A / D converted by the A / D conversion unit 21.
The position change amount calculation unit 23 performs PI (proportional integration) control on the amplitude Vs of the induced voltage V acquired by the amplitude value acquisition unit 22 so that the amplitude Vs of the induced voltage V becomes 0. In other words, the excitation position α is obtained (adjusted) by adding the amplitude Vs multiplied by the proportional gain to the amplitude Vs multiplied by the integral gain.
In the excitation current waveform forming unit 24, the waveforms of the first excitation current Is and the second excitation current Ic shown in the above equations (6) and (7) based on the excitation position α obtained by the position change amount calculation unit 23. Is formed (adjusted).

そして、この励磁電流波形形成部２４で波形形成された第１励磁電流Ｉｓと第２励磁電流Ｉｃを、図示しないＤ／Ａ変換器でデジタル値からアナログ値に変換（Ｄ／Ａ変換）した後、第１励磁電源１３と第２励磁電源１４から、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ流す。 Then, after the first excitation current Is and the second excitation current Ic formed by the excitation current waveform forming unit 24 are converted from a digital value to an analog value (D / A conversion) by a D / A converter (not shown). The first excitation power supply 13 and the second excitation power supply 14 are passed through the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 of the slider 1 respectively.

このようなフィードバック制御により、ついには励振位置α＝Ｘとなってスケール２の出力（誘起電圧Ｖ）が０になり、Ａ／Ｄ変換部２１を介して振幅値取得部２２で取得する誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓが０になる。振幅値取得部２２では、振幅Ｖｓが０になったことを確認すると、このときの励振位置αを検出位置Ｘとして出力する。
勿論、その後、スライダ１が移動してスケール２の出力が０ではなくなれば（即ちスケール側コイル５に誘起電圧Ｖが生じれば）、上記の処理が行われることにより、このときの誘起電圧Ｖを０するような新たな励振位置α（即ちスライダ１の移動位置Ｘに等しい新たな励振位置α）が得られ、この新たな励振位置αが検出位置Ｘとして出力される。即ち、移動位置Ｘと励振位置αに偏差が生じたとき（即ちこの偏差に応じた誘起電圧Ｖが発生したとき）、当該偏差（当該誘起電圧Ｖ）が０になるようにフィードバック制御を行っている。 By such feedback control, finally, the excitation position α = X and the output of scale 2 (induced voltage V) becomes 0, and the induced voltage acquired by the amplitude value acquiring unit 22 via the A / D converter 21. The amplitude Vs of V becomes zero. When it is confirmed that the amplitude Vs has become 0, the amplitude value acquisition unit 22 outputs the excitation position α at this time as the detection position X.
Of course, after that, if the slider 1 moves and the output of the scale 2 does not become zero (that is, if the induced voltage V is generated in the scale side coil 5), the induced voltage V at this time is obtained by performing the above processing. A new excitation position α (that is, a new excitation position α equal to the movement position X of the slider 1) is obtained, and this new excitation position α is output as the detection position X. That is, when a deviation occurs between the movement position X and the excitation position α (that is, when an induced voltage V corresponding to this deviation is generated), feedback control is performed so that the deviation (the induced voltage V) becomes zero. Yes.

＜ギャップ調整モード＞
一方、ギャップ調整モードでは、従来とは異なり、位置検出用の励磁電流（（６），（７）式）とは異なるギャップ調整用の励磁電流を、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４に流す。 <Gap adjustment mode>
On the other hand, in the gap adjustment mode, unlike the conventional case, the excitation current for gap adjustment different from the excitation current for position detection (formulas (6) and (7)) is applied to the first slider side coil 3 of the slider 1 and the first current. 2 Flow through the slider side coil 4.

即ち、ギャップ調整モードの場合、励磁電流波形形成部２４では、下記の（１０）式と（１１）式で示すギャップ調整用の第１励磁電流Ｉｓ´及び第２励磁電流Ｉｃ´の波形を形成する。
Ｉｓ´＝I・cos(ωt) ・・・（１０）
Ｉｃ´＝I・sin(ωt) ・・・（１１）
但し、Ｉ：励磁電流の大きさ
ω：励磁電流（交流電流）の角周波数 That is, in the gap adjustment mode, the excitation current waveform forming unit 24 forms the waveforms of the first excitation current Is ′ and the second excitation current Ic ′ for gap adjustment shown by the following equations (10) and (11). To do.
Is' = I ・ cos (ωt) (10)
Ic ′ = I · sin (ωt) (11)
Where I: Excitation current magnitude
ω: Angular frequency of excitation current (alternating current)

そして、この励磁電流波形形成部２４で形成されたギャップ調整用の第１励磁電流Ｉｓ´と第２励磁電流Ｉｃ´を、図示しないＤ／Ａ変換器でＤ／Ａ変換した後、第１励磁電源１３と第２励磁電源１４から、スライダ１の第１スライダ側コイル３と第２スライダ側コイル４にそれぞれ流す。 The first excitation current Is ′ and the second excitation current Ic ′ for adjusting the gap formed by the excitation current waveform forming unit 24 are D / A converted by a D / A converter (not shown), and then the first excitation current is generated. The power is supplied from the power source 13 and the second excitation power source 14 to the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 of the slider 1.

その結果、スケール２のスケール側コイル５には、第１スライダ側コイル３及び第２スライダ側コイル４とスケール側コイル５との間の電磁誘導により、下記の（１２）式で示す誘起電圧Ｖ´が発生する。
Ｖ´＝K(g(X))・sin(kX)・I・cos(ωt)＋K(g(X))・cos(kX)・I・sin(ωt)
＝K(g(X))・I・sin(ωt＋kX) ・・・（１２）
但し、K(g(X))：ギャップｇに依存する係数
Ｘ：スケールの位置（スケールに対するスライダの位置） As a result, the scale side coil 5 of the scale 2 has an induced voltage V expressed by the following equation (12) due to electromagnetic induction between the first slider side coil 3 and the second slider side coil 4 and the scale side coil 5. 'Is generated.
V '= K (g (X)) ・ sin (kX) ・ I ・ cos (ωt) + K (g (X)) ・ cos (kX) ・ I ・ sin (ωt)
＝ K (g (X)) ・ I ・ sin (ωt ＋ kX) (12)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Scale position (position of slider relative to scale)

従って、この誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、下記の（１３）式のようになる。この振幅Ｖｓ´は、ギャップｇのみに依存し位置Ｘには依存していないため、即ち上記（９）式の振幅Ｖｓようなsin(k(X−α)の項を含まないため、位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおいても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
Ｖｓ´＝K(g(X))・I ・・・（１３） Therefore, the amplitude Vs ′ of the induced voltage V ′ is expressed by the following equation (13). Since this amplitude Vs ′ depends only on the gap g and not on the position X, that is, since it does not include a sin (k (X−α) term like the amplitude Vs in the above equation (9), the position X Does not change in a sine wave shape, and at any scale position X, the value corresponds to the maximum value K (g (X)) · I of the amplitude Vs.
Vs ′ = K (g (X)) · I (13)

Ａ／Ｄ変換部２１では、スケール２のスケール側コイル５から入力したアナログ値の誘起電圧Ｖ´を、デジタル値に変換する。
振幅値取得部２２では、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換された誘起電圧Ｖ´から、当該誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´の値を取得し、この振幅Ｖｓ´を出力する。 The A / D converter 21 converts the analog induced voltage V ′ input from the scale side coil 5 of the scale 2 into a digital value.
The amplitude value acquisition unit 22 acquires the value of the amplitude Vs ′ of the induced voltage V ′ from the induced voltage V ′ A / D converted by the A / D conversion unit 21 and outputs the amplitude Vs ′.

そして、作業員は演算回路１５（振幅値取得部２２）から出力される振幅Ｖｓ´が、規定範囲内のギャップｇに対応する規定の範囲内の振幅値か否かを確認する。その結果、振幅Ｖｓ´が規定の範囲内でなければ、ギャップｇを設定し直した後、再度上記のギャップ調整処理を行って、演算回路１５（振幅値取得部２２）から出力される振幅Ｖｓ´が、規定の範囲内か否かを確認する。かくして、ギャップｇが規定範囲内に設定される。 Then, the worker checks whether or not the amplitude Vs ′ output from the arithmetic circuit 15 (amplitude value acquisition unit 22) is an amplitude value within a specified range corresponding to the gap g within the specified range. As a result, if the amplitude Vs ′ is not within the specified range, the gap g is reset, the gap adjustment process is performed again, and the amplitude Vs output from the arithmetic circuit 15 (amplitude value acquisition unit 22). Check if ´ is within the specified range. Thus, the gap g is set within the specified range.

なお、このギャップ調整はスケール２のいずれか１箇所のスケール位置Ｘでのみ行うようにしてもよく、スライダ１とスケール２の相対的な傾斜やスケール２のうねりなどが原因でスケール位置Ｘに応じてギャップｇが変化しているおそれがある場合などにはスケール２の全ストロークに亘って行うようにしてもよい。 Note that this gap adjustment may be performed only at any one of the scale positions X of the scale 2, and depending on the scale position X due to the relative inclination of the slider 1 and the scale 2, the undulation of the scale 2, or the like. For example, when there is a possibility that the gap g has changed, it may be performed over the entire stroke of the scale 2.

以上のように、本実施の形態例のリニア形スケールによれば、第１の一次側コイルである第１スライダ側コイル３と第２の一次側コイルである第２スライダ側コイル４とを備えた一次側部材であるスライダ１と、二次側コイルであるスケール側コイル５を備え且つスライダ１に対してギャップｇを保持して平行に向かい合わせに配置された二次側部材であるスケール２とを有し、且つ、スライダ１とスケール２とが相対的に移動可能（この場合にはスライダ１が直線的に移動可能）な検出部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において、制御部１２では、位置検出時（位置検出モード時）には、第１スライダ側コイル３に上記（６）式の第１励磁電流Ｉｓを流し、第２スライダ側コイル４に上記（７）式の第２励磁電流Ｉｃを流すことにより、スケール側コイル５に上記（８）式の誘起電圧Ｖを発生させ、この誘起電圧Ｖに基づいて検出部１１の移動位置Ｘを求め、ギャップ調整時（ギャップ調整モード時）には、第１スライダ側コイル３に上記（１０）の第１励磁電流Ｉｓ´を流し、第２スライダ側コイル４に上記（１１）の第２励磁電流Ｉｃ´を流すことにより、スケール側コイル５に上記（１２）の誘起電圧Ｖ´を発生させて、この誘起電圧Ｖ´の振幅値K(g(X))・Iを得ることを特徴としており、ギャップ調整時の誘起電圧Ｖ´の振幅Ｖｓ´は、ギャップｇ（即ち電磁結合度）のみに依存し位置Ｘには依存していないため、位置検出時の誘起電圧Ｖの振幅Ｖｓの如く位置Ｘによって正弦波状に変化することはなく、どのスケール位置Ｘにおても振幅Ｖｓの極大値K(g(X))・Iに相当する値となる。
従って、ギャップ調整時に、位置検出用の励磁電流（上記（６）式，（７）式）からギャップ調整用の励磁電流（上記（１１）式，（１２）式）に変えるだけで、従来のような極大値を探す手間を省くことができる。このため、従来に比べて、コストアップを招くことがなく、しかも、ギャップ調整作業を非常に容易且つ効率的に行うことができる。 As described above, according to the linear scale of the present embodiment, the first slider side coil 3 as the first primary coil and the second slider side coil 4 as the second primary coil are provided. The slider 2 is a primary side member, and the scale side coil 5 is a secondary side coil. The scale 2 is a secondary side member that is disposed in parallel and facing the slider 1 while maintaining a gap g. And a slider 11 and a scale 2 that are relatively movable (in this case, the slider 1 is linearly movable), and a controller 12 that controls the detector 11. In the linear scale having the above, the control unit 12 causes the first slider side coil 3 to pass the first excitation current Is of the above formula (6) when the position is detected (in the position detection mode), and the second slider side Coil 4 above (7) Then, the induced voltage V of the above equation (8) is generated in the scale side coil 5 by flowing the second exciting current Ic, and the movement position X of the detection unit 11 is obtained based on the induced voltage V, and the gap adjustment ( In the gap adjustment mode), the first excitation current Is ′ of (10) is passed through the first slider side coil 3, and the second excitation current Ic ′ of (11) is passed through the second slider side coil 4. Thus, the scale-side coil 5 is caused to generate the induced voltage V ′ of the above (12) to obtain the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′. Since the amplitude Vs ′ of the induced voltage V ′ depends only on the gap g (that is, the degree of electromagnetic coupling) and not on the position X, it has a sinusoidal shape depending on the position X like the amplitude Vs of the induced voltage V at the time of position detection. It doesn't change, and any scale position X The value corresponds to the maximum value K (g (X)) · I of the amplitude Vs.
Therefore, at the time of gap adjustment, the conventional position detection excitation current (formulas (6) and (7)) is simply changed to the gap adjustment excitation current (formulas (11) and (12)). It is possible to save the trouble of searching for such a maximum value. For this reason, it is possible to perform the gap adjustment work very easily and efficiently without increasing the cost as compared with the conventional case.

なお、本発明は特にリニア形スケールに適用して有用なものであるが、必ずしもこれに限定するものではなく、ロータリ形スケールにも適用することができる。
図示は省略するが、ロータリ形スケールの概要について説明すると、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ステータ側コイルと、第２の一次側コイルとしての第２ステータ側コイルとを有している。回転部であるロータは、二次側コイルとしてのロータ側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ステータ側コイル及び第２ステータ側コイル）と、ロータ（即ちロータ側コイル）は、これらの間に規定範囲内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おり、相対的に移動可能（この場合にはロータが回転可能）になっている。また、第１ステータ側コイルと第２ステータ側コイルは、ロータ側コイルとの位置関係が１／４ピッチずれている。
かかる検出部に対して制御部では、上記リニア形スケールの制御部１２と同様の制御を行う。 The present invention is particularly useful when applied to a linear scale, but is not necessarily limited to this, and can also be applied to a rotary scale.
Although not shown, the outline of the rotary scale will be described. The rotary scale includes a detection unit and a control unit that controls the detection unit. The detection unit of the rotary scale has the same configuration as the detection unit of the conventional rotary scale, and includes a stator as a primary side member and a rotor as a secondary side member.
The stator which is a fixed part has a first stator side coil as a first primary side coil and a second stator side coil as a second primary side coil. The rotor which is a rotating part has a rotor side coil as a secondary side coil. These coils are folded back in a zigzag shape and formed in an annular shape as a whole. The stator (that is, the first stator side coil and the second stator side coil) and the rotor (that is, the rotor side coil) are arranged in parallel and facing each other with a gap within a specified range between them. It is relatively movable (in this case, the rotor is rotatable). In addition, the positional relationship between the first stator side coil and the second stator side coil and the rotor side coil is shifted by ¼ pitch.
The control unit controls the detection unit in the same manner as the control unit 12 of the linear scale.

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、特にリニア形スケールのギャップ調整に適用して有用なものであるが、ロータリ形スケールのギャップ調整にも適用することができる。 The present invention relates to an electromagnetic induction type position detector and an electromagnetic induction type position detection method, and is particularly useful when applied to gap adjustment of a linear scale, but is also applied to gap adjustment of a rotary scale. Can do.

本発明の実施の形態例に係るリニア形スケールの機能を表すブロック図である。It is a block diagram showing the function of the linear scale which concerns on the embodiment of this invention. 前記リニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding the mode switching function in the arithmetic circuit of the linear scale. （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。(A) is a perspective view showing a state in which a slider of a linear scale and the scale face each other in parallel, (b) is a view showing the slider and the scale side by side, and (c) is an electromagnetic coupling of the slider and the scale. It is a figure which shows a degree. 従来のリニア形スケールの演算回路におけるモード切り換え機能に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding the mode switching function in the arithmetic circuit of the conventional linear scale.

Explanation of symbols

１スライダ
２スケール
３第１スライダ側コイル
４第２スライダ側コイル
５スケール側コイル
１１検出部（スケール部）
１２制御部
１３第１励磁電源
１４第２励磁電源
１５演算回路
１６ギャップ調整モードＯＮ・ＯＦＦ信号
２１Ａ／Ｄ変換部
２２振幅値取得部
２３位置変化量演算部
２４励磁電流波形形成部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slider 2 Scale 3 1st slider side coil 4 2nd slider side coil 5 Scale side coil 11 Detection part (scale part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Control part 13 1st excitation power supply 14 2nd excitation power supply 15 Calculation circuit 16 Gap adjustment mode ON / OFF signal 21 A / D conversion part 22 Amplitude value acquisition part 23 Position change amount calculation part 24 Excitation current waveform formation part

Claims

A primary side member having a first primary side coil and a second primary side coil, a secondary side coil, and a gap facing the primary side member with a gap g arranged in parallel. An electromagnetic induction type position detection comprising a detection unit having a secondary side member, the primary side member and the secondary side member being relatively movable, and a control unit for controlling the detection unit In the vessel
In the control unit,
At the time of position detection, the following first excitation current Is is passed through the first primary coil, and the following second excitation current Ic is passed through the second primary coil,
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)
Ic = −I · sin (kα) · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Value of one pitch of the coil
ω: Angular frequency of excitation current
t: time
α: excitation position The following induced voltage V is generated in the secondary coil, and the movement position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V.
V = K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: When the position gap of the detection unit is adjusted, the following first excitation current Is ′ is allowed to flow through the first primary coil, and the following second excitation current Ic ′ is allowed to flow through the second primary coil,
Is' = I ・ cos (ωt)
Ic ′ = I · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
ω: angular frequency of the excitation current, the following induced voltage V ′ is generated in the secondary coil, and the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′ is obtained,
V '= K (g (X)) ・ I ・ sin (ωt + kX)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: An electromagnetic induction type position detector characterized by the position of the detector.

A primary side member having a first primary side coil and a second primary side coil, a secondary side coil, and a gap facing the primary side member with a gap g arranged in parallel. An electromagnetic induction type position detection method using a detection unit having a secondary side member, and the primary side member and the secondary side member being relatively movable,
At the time of position detection, the following first excitation current Is is passed through the first primary coil, and the following second excitation current Ic is passed through the second primary coil,
Is = I ・ cos (kα) ・ sin (ωt)
Ic = −I · sin (kα) · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Value of one pitch of the coil
ω: Angular frequency of excitation current
t: time
α: excitation position The following induced voltage V is generated in the secondary coil, and the movement position X of the detection unit is obtained based on the induced voltage V.
V = K (g (X)) ・ I ・ sin (k (X−α)) ・ sin (ωt)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: When the position gap of the detection unit is adjusted, the following first excitation current Is ′ is allowed to flow through the first primary coil, and the following second excitation current Ic ′ is allowed to flow through the second primary coil,
Is' = I ・ cos (ωt)
Ic ′ = I · sin (ωt)
Where I: Excitation current magnitude
ω: angular frequency of the excitation current, the following induced voltage V ′ is generated in the secondary coil, and the amplitude value K (g (X)) · I of the induced voltage V ′ is obtained,
V '= K (g (X)) ・ I ・ sin (ωt + kX)
Where K (g (X)): coefficient depending on gap g
X: Electromagnetic induction type position detection method characterized by the position of the detector.