JP6029724B1

JP6029724B1 - ロータリ形スケール

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Publication number: JP6029724B1
Application number: JP2015182690A
Authority: JP
Inventors: 竹内　克佳; 克佳竹内; 一成井澤; 石井　浩; 浩石井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: WO2017047122A1; JP2017058232A

Abstract

【課題】セクターパターンピッチに起因する内挿誤差及びロータリトランスとの干渉誤差を低減し、高精度な位置検出を実現するとともに、製造時の作業工数を低減するロータリ形スケールを提供する。【解決手段】ステータ１０に配設された複数のステータ側コイル１１，１２と、ステータ１０に平行に向かい合うロータ３０に配設されたロータ側コイル１３とを備えるロータリ形スケールであって、複数のステータ側コイル１１，１２を１ピッチずつ交互に配設し、各パターンピッチは、それぞれロータ側コイル１３のパターンピッチの２／３の長さとする、ロータリ形スケールを用いることで、セクターパターンピッチに起因する内挿誤差、及び、ロータリトランスとの干渉誤差を低減し、高精度な位置検出を実現するとともに、製造時の作業工数を低減することができる。【選択図】図７

Description

本発明は、電磁誘導式の位置検出器に関するものであり、特にロータリ形スケールに関するものである。

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、自動車及び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ロータリ形スケールとリニア形スケールがあり、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し、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する。

ロータリ形スケールは、平行に向かい合ったコイルパターンの電磁誘導により角度（位置）を検出するものである。この検出原理を図１０の原理図に基づいて説明する。図１０（ａ）は、ロータリ形スケールのステータ及びロータを並べて示した概念図、図１０（ｂ）は、このステータとロータの電磁結合度を示したグラフである。

ロータリ形スケールの検出部は、ステータ１００及びロータ１２０を有している。ステータ１００には、ｃｏｓ励振用の第１ステータ側コイル１０１、及び、ｓｉｎ励振用の第２ステータ側コイル１０２が配設されている。また、ロータ１２０にはロータ側コイル１２１がジグザグ状に折り返される（櫛型パターン）ように配設されている。

また、ステータ１００は、円環状の固定部であり、ロータ１２０は、ステータ１００と平行に向かい合わせて配設された円環状の回転部である。図１０（ｃ）の側面図は、ステータ１００とロータ１２０との位置関係を示している。ステータ１００に配設された第１ステータ側コイル１０１及び第２ステータ側コイル１０２と、ロータ１２０に配設されたロータ側コイル１２１は、これらの間に規定の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て配設されている。

さらに、図１０（ａ）に示すように、第１ステータ側コイル１０１と第２ステータ側コイル１０２は、ロータ側コイル１２１との位置関係が１／４ピッチずれているものとする。

これにより、第１ステータ側コイル１０１及び第２ステータ側コイル１０２にそれぞれｃｏｓ励振、ｓｉｎ励振を与え、ロータ１２０が回転すると、第１ステータ側コイル１０１及び第２ステータ側コイル１０２とロータ側コイル１２１との相対的な位置関係の変化に応じて、図１０（ｂ）に示すように、第１ステータ側コイル１０１及び第２ステータ側コイル１０２と、ロータ側コイル１２１との電磁結合度が周期的に変化するため、ロータ側コイル１２１には周期的に変化する電圧が発生する。したがって、当該電圧に基づいてステータ１００に対するロータ１２０の回転角度（位置）を検出することができる。

特開２０１５−１１７９９８号公報

しかしながら、実際のロータリ形スケールは、製造誤差や組付誤差により、検出値に角度誤差が伴う。一般的に角度誤差として顕著に現れるのは、コイルパターンピッチ周期の誤差であり、これを内挿誤差という。内挿誤差は、信号の干渉、パターン幅及びパターンピッチに起因するものが多い。

また、従来のロータリ形スケールでは、作業工数を抑制するため、数ピッチ分のステータ側コイルパターンを一纏めにし、セクターパターンとして配置している。このような従来のロータリスケールにおいては、セクターパターンピッチに起因する内挿誤差も発生する。

さらに、ロータリ形スケールにおけるステータの内周側には、ロータリトランスが配設されており、このロータリトランスとの干渉による誤差も発生する（例えば特許文献１参照）。

本発明では、セクターパターンピッチに起因する内挿誤差、及び、ロータリトランスとの干渉誤差を低減し、高精度な位置検出を実現するとともに、製造時の作業工数を低減することができる、ロータリ形スケールを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るロータリ形スケールは、
ステータに配設された複数のステータ側コイルと、前記ステータに平行に向かい合うロータに配設されたロータ側コイルと、ロータ側コイルに誘起された信号をフィードバック信号として伝達するロータリトランスとを、備えるロータリ形スケールであって、
前記ステータ側コイルに励振を与える励振回路と、
前記ロータリトランスから入力された前記フィードバック信号に基づき、前記励振回路にフィードバック制御を行うことで位置を検出する、制御回路と、
前記励振回路が前記ステータ側コイルに与える励振の信号に基づき補正係数を算出し、該補正係数を前記制御回路に入力される前記フィードバック信号に加算する、補正係数算出回路を備える
ことを特徴とする。

本発明に係るロータリ形スケールによれば、セクターパターンピッチに起因する内挿誤差、及び、ロータリトランスとの干渉誤差を低減し、高精度な位置検出を実現するとともに、製造時の作業工数を低減することができる。

本発明の参考例に係るロータリ形スケールのステータの一部を拡大した概念図である。プリント基板にパターン形成された第１ステータ側コイル及び第２ステータ側コイルの配線図であり、（ａ）はステータの全体図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図を示している。ステータの径が小さい場合の角度誤差を説明するグラフである。（ａ）は、従来のロータリ形スケールの角度誤差を表すグラフであり、（ｂ）は、本発明の参考例に係るロータリ形スケールを（ａ）と同径としたときの角度誤差を表すグラフである。ステータ側コイルのロータ側コイルに対するピッチ長さの比率と、ステータ側コイルのパターンピッチによる誤差との関係を示すグラフである。（ａ）は、ロータリトランスを図示したロータリ形スケールの正面図であり、（ｂ）は、誘起電圧の振幅変化すなわち誤差を示すグラフである。ギャップが異なる場合の相対的な干渉誤差の変化を説明するグラフであり、（ａ）がギャップ０．１５、（ｂ）がギャップ０．２３の場合を示している。従来のロータリ形スケールにおける位置検出を説明するブロック図である。本発明の実施例に係るロータリ形スケールにおける位置検出を説明するブロック図である。本発明の実施例に係るロータリ形スケールによるギャップ変動における干渉誤差の変化を説明するグラフであり、（ａ）はギャップ０．１５の場合、（ｂ）はギャップ０．２３の場合を示している。（ａ）は、ロータリ形スケールのステータ及びロータを並べて示した概念図、（ｂ）は、このステータとロータの電磁結合度を示したグラフ、（ｃ）は、ステータとロータとの位置関係を示す側面図である。従来のロータリ形スケールにおけるステータ側コイルパターンについて説明する概略図であり、（ａ）はステータの全体図、（ｂ）は（ａ）のＢ部分の拡大図を表している。ステータの径が大きい場合と小さい場合の内挿誤差を比較した図である。（ａ）は、同じコイルパターンで径の異なるステータ側コイルの誤差を比較した概略図である。なお、図中のステータ側コイルのパターン形状は簡略化して表している。（ｂ）は、径が大きい場合の誤差を表すグラフ、（ｃ）は、径が小さい場合の誤差を表すグラフである。

以下、本発明に係るロータリ形スケールを参考例及び実施例にて図面を用いて説明する。

［参考例］
図１１は、従来のロータリ形スケールにおけるステータ側コイルパターンについて説明する概略図であり、図１１（ａ）はステータ１００の全体図を、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ部分の拡大図を表している。

従来のロータリ形スケールでは、図１１（ｂ）に示すように、円環状の固定部であるステータ１００に、複数（図中では３つ）のｃｏｓ励振の第１ステータ側コイル１０１を一纏めにして（繋げて）、第１セクターパターン１１１として配設し、同様に、複数のｓｉｎ励振の第２ステータ側コイル１０２を第２セクターパターン１１２として配設している。図１１（ａ）に示すステータ１００には、このｃｏｓ励振の第１セクターパターン１１１とｓｉｎ励振の第２セクターパターン１１２とが全周に亘って交互に配設されている。

また、図１１ではロータを省略しているが、既に説明したごとく、ロータは円環状の回転部であり、ステータ１００に対し平行に向かい合うように配設されており、ロータにはロータ側コイルが配設されている。

従来のロータリ形スケールでは、セクターパターンを設けることによって、最適なパターンピッチとすることができず、セクターパターンピッチに起因する内挿誤差が発生してしまうという問題があった。

図１２は、ステータの径が大きい場合と小さい場合の内挿誤差を比較した図である。図１２（ａ）は、同じコイルパターンで径の異なるステータ側コイルの誤差を比較した概略図である。なお、図中のステータ側コイルのパターン形状は簡略化して表している。図１２（ｂ）は、径が大きい場合の誤差を表すグラフ、図１２（ｃ）は、径が小さい場合の誤差を表すグラフである。図１２（ｂ）（ｃ）において、横軸は角度（位置）［ｄｅｇ．］、縦軸は角度誤差［ｄｅｇ．］を表しており、縦軸の数値は省略している。

図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ステータの径が大きい場合と小さい場合とを比較すると、パターン誤差（円周方向の長さとしての誤差）が同じδであっても、径が小さい場合の方が角度誤差は大きくなる。すなわち、パターン誤差が同じδのときの、径の大きい場合の角度誤差Δθ₁と径の小さい場合の角度誤差Δθ₂との間には、Δθ₂＞Δθ₁の関係が成り立つ。

すなわち、従来のロータリ形スケールでは、径が大きい場合には角度に換算した内挿誤差は小さく影響は少ないが、径が小さい場合にはこの内挿誤差が無視できない大きさとなる。

そこで本参考例では、上述のセクターパターンピッチに起因する内挿誤差を無くすことで、径が小さいロータリ形スケールであっても内挿誤差を低減するものである。

本参考例に係るロータリ形スケールは、平行に向かい合った円環状のステータ及びロータを備えている。なお、ロータについては従来と同様の構成であるため、以下では図１，２を用いてステータを中心に説明する。

図１は、本参考例に係るロータリ形スケールのステータ１０の一部を拡大した概念図である。図２は、プリント基板にパターン形成された第１ステータ側コイル及び第２ステータ側コイルの配線図であり、図２（ａ）はステータ１０の全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部分の拡大図を示している。

円環状のステータ１０には、図１に示すように、ｃｏｓ励振の第１ステータ側コイル１１及びｓｉｎ励振の第２ステータ側コイル１２が、全周に亘って交互に配設されている。また、ステータ側コイル１１，１２はコの字型で両端が外周側を向くように配設されている。さらに、図１では示していないが、第１ステータ側コイル１１同士、第２ステータ側コイル１２同士は、それぞれ電気的に接続されている。

すなわち、本参考例では、従来のようにセクターパターンを設けることなく、第１ステータ側コイル１１及び第２ステータ側コイル１２が１ピッチずつ交互に配設する。

このとき、ステータ側コイルとロータ側コイルとのピッチ長さの比率を鋭意検討することによって、内挿誤差を低減することができる。図４は、ステータ側コイルのロータ側コイルに対するパターンピッチ長さの比率と、ステータ側コイルのパターンピッチによる誤差との関係を示すグラフである。横軸が該比率、縦軸が該誤差［％］を表している。ただし、該誤差については、ステータ側コイルがロータ側コイルと同じピッチ長さのときを１００％としている。

このグラフに示すように、ステータ側コイルのパターンピッチをロータ側コイルのパターンピッチの２／３の長さとすることで、ステータ側コイルのパターンピッチによる誤差を低減し、内挿精度を向上させることができる。

しかしながら、このようにセクターパターンを廃止し１ピッチずつ配線するとなると、製造時の作業工数が多くなる。そのため、本参考例においては、各コイル間を電気的に接続するために、プリント基板にそれぞれパターン形成された接続回路を用いる。

すなわち、まず、図２（ｂ）に示す、ステータ側コイル１１，１２は、プリント基板にパターン形成されている。また、ステータ側コイル１１，１２の両端には、それぞれスルーホール２２が配設されている。

そして、ステータ側コイル１１，１２の外周側には、上記プリント基板にステータ周方向に延伸するようにしてパターン形成された接続回路２１が複数配設されている。プリント基板は（ステータ軸方向に積層された）多層板であるものとし、各層において、それぞれ複数の接続回路２１がステータ周方向に配設されている。図２（ｂ）に示す複数の接続回路２１は、第１ステータ側コイル１１同士を電気的に接続するもので、多層板中の一つの層に配設されているものである。

図２（ｂ）中の一つの接続回路２１に着目すると、接続回路２１の一端は、スルーホール２２を介して、一つの第１ステータ側コイル１１の片端に接続されており、該接続回路２１の他端は、スルーホール２２を介して、別の第１ステータ側コイル１１の片端に接続されている。これにより、第１ステータ側コイル１１同士は、互いの電気的接続がなされている。

なお、全第１ステータ側コイル１１間を一纏めにして電気的に接続する（第１ステータ側コイル１１用の接続回路２１を一つの層のみに設ける）こともできるが、本参考例では、電気的に接続される第１ステータ側コイル１１を２グループに分ける（第１ステータ側コイル１１用の接続回路２１を２つの層に分けて設ける）ようにしている。これは、プラス結合とマイナス結合２種類の励振パターンを配置しているためである。

つまり、図２（ｂ）に示された複数の第１ステータ側コイル１１の中には、接続回路２１によって接続状態が表されていないものがあるが、これらは、別の層において逆向きに接続回路２１によって接続されている。

また、第２ステータ側コイル１２においても上述と同様に接続回路２１によって互いに電気的に接続されている。さらに、第２ステータ側コイル１２のｃｏｓ励振にも２種類の励振パターンが配置され、上述と同様にして、電気的に接続される第２ステータ側コイル１２を２グループに分ける（第２ステータ側コイル１２用の接続回路２１を２つの層に設ける）ようにしている。

すなわち、ステータ側コイルは、少なくとも２つ以上（上述ではｓｉｎ励振の励振パターン２つとｃｏｓ励振の励振パターン２つの計４つ）の励振パターンを有し、該励振パターン毎に、接続回路２１による電気的接続がなされているということである。また、接続回路２１は、この励振パターン毎に（プリント基板の）異なる層に形成されている。

なお、本参考例では、プリント基板の絶縁層を挟んだ接続回路２１間でｓｉｎ／ｃｏｓの干渉が起きないよう、ｓｉｎ／ｃｏｓの重なりが等しくなるようにしている。

図３は、図１２（ｃ）におけるステータの径が小さい場合の角度誤差Δθ₂を説明するグラフである。図３（ａ）は、従来のロータリ形スケールの角度誤差Δθ₂を表すグラフであり、図３（ｂ）は、上記構成とした本参考例に係るロータリ形スケールを図３（ａ）と同径としたときの角度誤差Δθ₂を表すグラフである。図３（ａ）（ｂ）において、横軸は角度（位置）［ｄｅｇ．］、縦軸は角度誤差Δθ₂［ｄｅｇ．］を表しており、縦軸の数値は省略している。

図３（ａ）（ｂ）を比較すると、従来のロータリ形スケールよりも本参考例に係るロータリ形スケールの方が、明らかに角度誤差が小さくなっている。

すなわち、本参考例に係るロータリ形スケールでは、セクターパターンを廃止し、第１ステータ側コイル１１及び第２ステータ側コイル１２を１ピッチずつ交互に配設することで、ステータセクターピッチによる誤差を無くし、結果として内挿誤差を低減することができる。また、第１ステータ側コイル１１同士及び第２ステータ側コイル１２同士の電気的接続をプリント基板にパターン形成された接続回路２１によって行うことで、配線数を抑え、製造時の作業工数を低減することができる。

なお、本参考例では、ステータ側コイル１１，１２及び接続回路２１の全てが、一つのプリント基板（多層板）にパターン形成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリント基板を用いず、ステータ側コイル１１，１２を直接ステータに生成し、接続回路２１を配線で接続してもよい。

また、プリント基板を単層板とし、ステータ側コイル１１，１２及び接続回路２１を、同一面上にパターン形成することも当然可能であるが、本参考例のように、プリント基板を多層板として、接続回路２１は励振パターン毎に異なる層に形成されるものとし、スルーホールによりステータ側コイル１１，１２と接続回路２１とを接続することで、一層当たりの面積の縮小及び回路パターンの簡略化を図ることができる。

［実施例］
ロータリ形スケールには、ロータリトランスが設けられている。ロータリトランスは、ステータ側コイル及びロータ側コイルとの間に一定間隔を有して配設され、励振が与えられたステータ側コイルからロータ側コイルに誘起された信号をフィードバック信号として出力（詳しくは後述）するものである。

図５（ａ）は、ロータリトランスを図示したロータリ形スケールの正面図である。この図に示すように、ロータリ形スケールのステータ１０の、第１ステータ側コイル１１及び第２ステータ側コイル１２から内周側に離間した位置に、円環状のロータリトランス片３３ｂが配されている。なお、ロータリトランスは、このロータリトランス片３３ｂと、後述するロータ３０側のロータリトランス片３３ａとから成る。

従来のロータリ形スケールは、このロータリトランス片３３ｂへの干渉による誤差も生じる。つまり、ロータリトランス片３３ｂとステータ側コイル１１，１２との距離が短くなると、ステータ１０に印加している信号がロータリトランス片３３ｂに干渉し誤差となる。

ここで、例えばｓｉｎ励振干渉強度＝１，ｃｏｓ励振干渉強度＝０．５のときの、誘起電圧の振幅変化すなわち誤差を、図５（ｂ）のグラフに示す。該グラフでは、横軸が位置、縦軸が誤差を示しており、単位は省略している。該グラフには、ｓｉｎ励振干渉信号とｃｏｓ励振干渉信号とが合成されて、干渉誤差となる様子が示されている。

特に、ロータリ形スケールの径が小さくなると、ロータリトランス片３３ｂとステータ側コイル１１，１２との距離が短くなり、ステータ側コイル１１，１２に印加している信号が、ロータリトランス片３３ｂに直接干渉し、誤差が大きくなる。

この干渉誤差は固定の誤差ではなく、例えばステータとロータとのギャップ（ステータ側コイルとロータ側コイルとの間隔）の変動により正規に伝達される信号が弱まると、相対的に干渉信号が大きくなり、干渉誤差が大きくなる。このため、干渉誤差については、固定値による補正では高精度な補正ができない。

図６（ａ）（ｂ）は、上記ギャップが異なる場合の相対的な干渉誤差の変化を説明するグラフであり、（ａ）がギャップ０．１５、（ｂ）がギャップ０．２３の場合である（ギャップの単位は省略）。また、横軸が位置（角度）［ｄｅｇ．］であり、縦軸が干渉誤差［ｄｅｇ．］である。両グラフを比較すると、ギャップの小さい図６（ａ）よりもギャップの大きい図６（ｂ）の方が、相対的な干渉誤差が大きくなっていることがわかる。

図７は、従来のロータリ形スケールにおける位置検出を説明するブロック図である。従来のロータリ形スケールは、ステータ１０に配設されたステータ側コイル１１，１２、及び、ロータ３０に配設されたロータ側コイル１３に加え、第１励振回路３１、第２励振回路３２、ロータリトランス（ロータリトランス片３３ａ，３３ｂ）、増幅回路３４、フィルタ回路３５、及び、制御回路３６を備えている。

第１励振回路３１は、第１ステータ側コイル１１にｃｏｓ励振を与え、第２励振回路３２は、第２ステータ側コイル１２にｓｉｎ励振を与える。

ロータリトランス片３３ａは、ロータ側コイル１３の内周側に配設され、ステータ側コイル１１，１２からロータ側コイル１３に誘起された信号を、ロータリトランス片３３ｂへ伝達する。

ロータリトランス片３３ｂは、ステータ側コイル１１，１２の内周側に配設され、ロータリトランス片３３ａから伝達されたフィードバック信号を制御回路３６へ（増幅回路３４及びフィルタ回路３５を介して）出力する。

増幅回路３４は、ロータリトランス片３３ｂから出力されたフィードバック信号の信号強度を高めるものであり、フィルタ回路３５は、増幅回路３４から出力されたフィードバック信号の一部を通過させるものである。

制御回路３６は、第１励振回路３１及び第２励振回路３２の出力制御を行う。また、増幅回路３４及びフィルタ回路３５を介してロータリトランス片３３ｂから出力されたフィードバック信号を入力し、該信号に基づき第１励振回路３１及び第２励振回路３２のフィードバック制御を行うことで、位置検出を行い、検出された位置θを出力する。

図１０（ｂ）の原理図において、
第１ステータ側コイル１１の結合度をｃｏｓＸ、第２ステータ側コイル１２の結合度をｓｉｎＸとし、
第１励振回路３１から第１ステータ側コイル１１への励振信号を、
Ｉｓｉｎ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）とし、
第２励振回路３２から第２ステータ側コイル１２への励振信号を、
−Ｉｃｏｓ（θ）ｓｉｎ（ωｔ）とすると、
ロータ側コイル１３に誘起される電圧Ｖは、下記式のようになる。
Ｖ＝（Ｉｓｉｎ（θ）ｃｏｓＸ−Ｉｃｏｓ（θ）ｓｉｎＸ）ｓｉｎ（ωｔ）
＝Ｉｓｉｎ（θ−Ｘ）ｓｉｎ（ωｔ）
（ただし、Ｘ：ロータ側コイル１３の位置、すなわち、ロータ３０とステータ１０との相対位置、ω：励振電流の各周波数、ｔ：時刻）

上記θが制御信号となり、制御回路３６によりＶ＝０となるようにフィードバック制御を行うことで、ロータ３０とステータ１０との相対位置Ｘ＝θとなり、ロータ３０とステータ１０との相対位置Ｘの検出を行うことができる。

一方、本実施例に係るロータリ形スケールでは、干渉信号をキャンセルする信号を電気回路的に印加する。このキャンセル信号は、ｓｉｎ，ｃｏｓ励振信号に干渉の重みを重畳し、フィードバッグ信号に印加する。

換言すれば、従来のロータリ形スケールでは、ステータ側コイル１１，１２から直接ロータリトランス片３３ｂに信号伝達されることで誤差が発生していたため、本実施例に係るロータリ形スケールでは、この（干渉）信号をキャンセルするように、フィードバック信号に補正係数を加算するものである。

図８は、本実施例に係るロータリ形スケールにおける位置検出を説明するブロック図である。図８に示すように、本実施例に係るロータリ形スケールは、ステータ１０に配設されたステータ側コイル１１，１２、及び、ロータ３０に配設されたロータ側コイル１３に加え、第１励振回路３１、第２励振回路３２、ロータリトランス（ロータリトランス片３３ａ，３３ｂ）、増幅回路３４、フィルタ回路３５、第１補正係数算出回路４２、第２補正係数算出回路４３、及び、制御回路４６を備えている。

なお、第１励振回路３１、第２励振回路３２、ロータリトランス片３３ａ，３３ｂ、増幅回路３４、及び、フィルタ回路３５については、従来のロータリ形スケールと同様のため、以下では、第１補正係数算出回路４２、第２補正係数算出回路４３、及び、制御回路４６を中心に説明する。

第１補正係数算出回路４２は、第１励振回路３１より励振の信号を取り出し、該信号から導かれるｓｉｎ励振干渉強度に基づき補正係数を算出し、（増幅回路３４及びフィルタ回路３５を介して）制御回路４６に入力されるフィードバック信号に加算する。なお、ここでの信号とは、第１励振回路３１が第１ステータ側コイル１１に与える励振の信号を指す。

第２補正係数算出回路４３は、第２励振回路３２より励振の信号を取り出し、該信号から導かれるｃｏｓ励振干渉強度に基づき補正係数を算出し、（増幅回路３４及びフィルタ回路３５を介して）制御回路４６に入力されるフィードバック信号に加算する。なお、ここでの信号とは、第２励振回路３２が第２ステータ側コイル１２に与える励振の信号を指す。

制御回路４６は、第１励振回路３１及び第２励振回路３２の出力制御を行う。また、第１補正係数算出回路４２及び第２補正係数算出回路４３によりそれぞれ補正係数が加算されたフィードバック信号に基づき、第１励振回路３１及び第２励振回路３２にフィードバック制御を行うことで、位置検出を行い、検出位置θを出力する。

図９は、本実施例に係るロータリ形スケールによるギャップ変動における誤差の変化を説明するグラフであり、図９（ａ）はギャップ０．１５の場合、図９（ｂ）はギャップ０．２３の場合を示している。図６（ａ）（ｂ）と比較すると、ギャップ０．１５、０．２３いずれの場合でも干渉誤差は大幅に低減されていることがわかる。

すなわち、本実施例に係るロータリ形スケールでは、ロータリトランスへの干渉信号をキャンセルするように、制御回路に入力されるフィードバック信号に補正係数を加算することで、干渉誤差を低減することができる。また、ギャップ変動により正規に伝達される信号が弱くなることで、相対的に干渉信号が大きくなり、誤差が大きくなっても、干渉信号に応じたキャンセル信号を印加するため、精度良く補償できる。

本発明は、ロータリ形スケールとして好適である。

１０ステータ
１１第１ステータ側コイル
１２第２ステータ側コイル
１３ロータ側コイル
２１接続回路
２２スルーホール
３０ロータ
３１第１励振回路
３２第２励振回路
３３ａ（ロータ３０側の）ロータリトランス片
３３ｂ（ステータ１０側の）ロータリトランス片
３４増幅回路
３５フィルタ回路
３６（従来の）制御回路
４２第１補正係数算出回路
４３第２補正係数算出回路
４６（本発明の実施例２における）制御回路
１００（従来の）ステータ
１０１（従来の）第１ステータ側コイル
１０２（従来の）第２ステータ側コイル
１１１第１セクターパターン
１１２第２セクターパターン
１２０（従来の）ロータ
１２１（従来の）ロータ側コイル

Claims

ステータに配設された複数のステータ側コイルと、前記ステータに平行に向かい合うロータに配設されたロータ側コイルと、ロータ側コイルに誘起された信号をフィードバック信号として伝達するロータリトランスとを、備えるロータリ形スケールであって、
前記ステータ側コイルに励振を与える励振回路と、
前記ロータリトランスから入力された前記フィードバック信号に基づき、前記励振回路にフィードバック制御を行うことで位置を検出する、制御回路と、
前記励振回路が前記ステータ側コイルに与える励振の信号に基づき補正係数を算出し、該補正係数を前記制御回路に入力される前記フィードバック信号に加算する、補正係数算出回路を備える
ことを特徴とする、ロータリ形スケール。