JP6057680B2 - 電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法 - Google Patents
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Description
なお、ロータリ形スケールの検出原理もリニア形スケールと同様であり、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。リニア形スケールとロータリ形スケールは何れも、検出部と検出制御装置とを有している。
Ib=Isin(kα)sin(ωt) (2)
但し、I:励磁電流の大きさ
k:2π/p
p:コイルピッチ(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
但し、K:ギャップgと励磁電流の角周波数ωに依存する伝達係数
X:検出位置(移動体の移動位置)
一次側コイルを備えた一次側部材と、二次側コイルを備えた二次側部材とを有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記一次側コイルと前記二次側コイルが互いに平行で向かい合わせになるように配置された電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法であって、
一定速度の速度指令値によって前記移動体を移動させ、前記電磁誘導式位置検出器で前記移動体の位置を検出して検出位置を取得する検出位置取得処理と、
前記検出位置と前記二次側コイルのコイルピッチとに基づき、又は、前記検出位置と前記一定速度と前記移動体の移動時間とに基づき、又は、前記二次側コイルのコイルピッチと前記一定速度と前記移動体の移動時間とに基づき、所定の移動区間において前記移動体が前記一定速度で移動したことを判断する一定速度判断処理と、
前記移動区間における何れかのコイルピッチの始端位置に対応する検出位置を基準検出位置とし、前記基準検出位置を取得してからの経過時間と前記一定速度との乗算値を、前記基準検出位置に加算することによって近似理想位置を求め、この近似理想位置と検出位置とに基づいて補正データを取得する補正データ取得処理と
を行い、
前記補正データ取得処理では、
前記移動区間における何れかのコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置を取得したときの時間をt 0 とし、
前記移動区間における他の何れかのコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置を取得したときの時間をt 0 +Tとし、
前記移動区間における何れかのコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置を、基準検出位置X(t 0 )とし、
前記基準検出位置X(t 0 )を取得してからの経過時間t(m)(mはインデックス番号)を、t(m)=0〜Tとし、
Δtを固定してインデックス番号mとt(m)との対応づけをし、又は、Δxを固定してインデックス番号mとX(t 0 +t(m))との対応づけをし、
インデックス番号mに対応する補正データE(m)を、E(m)=X(t 0 )+S*t(m)−X(t 0 +t(m))の式によって算出する
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記一定速度Sで、前記移動区間を移動するのに要する移動時間をT1とし、
前記移動区間の始端位置に対応する検出位置をX(t0)、前記移動区間の終端位置に対応する検出位置をX(t0+T1)とし、
閾値を±Lとすると、
n*p−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦n*p+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする。
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記一定速度Sで、前記移動区間を移動するのに要する移動時間をT1とし、
前記移動区間の始端位置に対応する検出位置をX(t0)、前記移動区間の終端位置に対応する検出位置をX(t0+T1)とし、
閾値を±Lとすると、
S*T1−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦S*T1+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする。
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記移動区間を移動するのに要したと判断した移動時間をT2とし、
閾値を±Lとすると、
n*p−L≦S*T2 ≦n*p+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする。
前記移動区間を複数とし、これら複数の移動区間で補正データを取得し、これら複数の補正データの平均値を最終的な補正データとする
ことを特徴とする。
前記補正データをフーリエ変換して、スペクトルの大きい成分F(i)を上位j個分(i=0〜j−1)メモリに記憶しておき、
前記メモリから成分F(i)を読み出し、逆フーリエ変換をして補正データを求める
ことを特徴とする。
図1〜図4に基づき、本発明の実施の形態例1に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法について説明する。
なお、ここでは電磁誘導式位置検出器11がリニア形スケールである場合について説明するが、本発明は電磁誘導式位置検出器11がロータリ形スケールである場合についても適用することができる。
スライダ12は可動部であり、第1の一次側コイルである第1のスライダコイル13と、第2の一次側コイルである第2のスライダコイル14とを有している。スケール15は固定部であり、二次側コイルであるスケールコイル16を有している。コイル13,14,15はジグザグ状に折り返され(櫛形パターンとなっており)、全体が直線状となるように形成されている。スライダ12は移動体21に取り付けられて移動体12とともに直線的に移動する。スケール12は例えば工作機械のベッドなどの固定部に固定される。
Ib=Isin(kα)sin(ωt) (12)
但し、I:励磁電流の大きさ
k:2π/p
p:コイルピッチ(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
但し、K:ギャップgと励磁電流の角周波数ωに依存する伝達係数
X:検出位置(移動体の移動位置)
この検出位置取得処理では、一定速度Sの速度指令値によって移動体21(スライダ12)を移動させ、電磁誘導式位置検出器11で移動体21(スライダ12)の位置を検出して検出位置Xを取得する。この検出位置Xは、移動体21(スライダ12)が移動する時間tの関数としてX(t)と表すことができる。
一定速度Sの速度指令値によって移動体21(スライダ12)を移動させる場合、移動体21(スライダ12)は、一定速度Sになるまで加速した後、一定速度Sで目標位置の近くまで移動し、その後、減速して目標位置に停止する。そして、補正データの取得には、移動体21(スライダ12)が実際に一定速度Sで移動したときの検出位置X(t)を用いる必要がある。
このため、一定速度判断処理では、検出位置X(t)と二次側コイル16のコイルピッチpとに基づき(第1の一定速度判断方法)、又は、検出位置X(t)と一定速度Sと移動体21(スライダ12)の移動時間とに基づき(第2の一定速度判断方法)、又は、二次側コイル16のコイルピッチpと一定速度Sと移動体21(スライダ12)の移動時間とに基づき(第3の一定速度判断方法)、所定の移動区間において移動体21が一定速度Sで移動したことを判断する。
一方、ステップS2の一定速度判断処理の結果、前記移動区間において移動体21が一定速度Sで移動したと判断した場合(Yes)、次のステップS3において補正データ取得処理を行う。
検出位置X(t)を取得するため、移動体21(スライダ12)を一定速度Sで移動させる。
具体的には、駆動制御装置20に速度指令値としての一定速度Sと目標位置とを与える。駆動制御装置20は、一定速度Sの速度指令値と目標位置とに基づき、送り機構部による移動体21(スライダ12)の駆動を制御することにより、移動体21(スライダ12)を、始動させて一定速度Sになるまで加速させた後、一定速度Sで目標位置の近くまで移動させ、その後、減速させて目標位置に停止させる。
このときに検出制御装置18の検出制御部18Aでは、検出位置X(t)を得る。
図3(a)において横軸は時間t、縦軸X(t),Xi(t)であり、図3(a)には誤差Eを含む検出位置X(t)の経時変化と、理想位置(真の位置)Xi(t)の経時変化とを示している。
図3(b)において横軸は時間t、縦軸は誤差Eであり、図3(b)には検出位置X(t)に含まれている誤差Eの経時変化を、スケールコイル16のコイルパターンに対応させて示している。
検出位置取得処理で取得した検出位置X(t)を用いて、一定速度判断処理を行う。
この一定速度判断処理は、以下に示すような第1の一定速度判断方法又は第2の一定速度判断方法又は第3の一定速度判断方法によって行う。
時間t0における検出位置X(t)を、X(t0)とする。
時間t0+T1における検出位置X(t)を、X(t0+T1)とする。
移動体21(スライダ12)が、一定速度Sで、コイルピッチpのn倍(nは自然数)である所定の移動区間を移動するのに要する移動時間をT1とする。なお、ここでは電磁誘導式位置検出器11としてリニア形スケールの例(図1)を示しているため、前記移動量は移動距離である(ロータリ形スケールの場合には回転角度になる)。
移動時間T1はあらかじめ設定した一定時間であり、一定速度Sとコイルピッチpとコイルピッチ数nによって決まり、n*p/Sの式によって算出できる。なお、*は掛け算の記号×を意味している(他の記載箇所においても同様であり、特許請求の範囲及び図面においても同様である)。
コイルピッチpは、リニア形スケールの場合には例えば2mm(ロータリ形スケールの場合には例えば2度)である。
コイルピッチ数nは、例えば256ピッチとする。
前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)は、例えば、スケールコイル16の101番目のコイルピッチpから、スケールコイル16の356番目(コイルピッチ数nが256の場合)のコイルピッチpまでの区間として設定する。
検出位置X(t0+T1)は、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の終端位置に対応する検出位置である。また、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の終端位置は、当該移動区間における最後(n番目:例えば256番目)のコイルピッチpの終端位置に相当する。
即ち、移動体21(スライダ12)が一定速度Sで移動したことを判断する所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)は、最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置から最後(n番目:例えば256番目)のコイルピッチpの終端位置までの区間に限らず、最初(1番目)のコイルピッチpの途中位置から最後(n番目:例えば256番目)のコイルピッチpの途中位置までの区間であってもよい。
X(t0+T1)−X(t0)≒n*p (21)
t0やT1などの時間は検出制御装置18の検出制御部18Aに設けられているクロックのカウント数で計測することができる(他の時間計測手段によって計測するようにしてもよい)。
従って、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の始端位置に対応する検出位置X(t0)と、この検出位置X(t0)を取得したときの時間t0と、この時間t0からの経過時間(移動時間)T1と、時間t0+T1における検出位置X(t0+T1)は、検出制御部18Aにおいて知ることができる。また、コイルピッチpとコイルピッチ数nは既知の値である。
n*p−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦n*p+L (22)
また、上記の場合、次のような方法によって、移動体21(スライダ12)が一定速度Sで移動したことを判断することもできる。
X(t0+T1)−X(t0)≒S*T1 (23)
先にも述べたとおり、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の始端位置に対応する検出位置X(t0)と、この検出位置X(t0)を取得したときの時間t0と、この時間t0からの経過時間(移動時間)T1と、時間t0+T1における検出位置X(t0+T1)は、検出制御部18Aにおいて知ることができる。また、一定速度Sと移動時間T1は既知の値である。
S*T1−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦S*T1+L (24)
また、次のような方法によって、移動体21(スライダ12)が一定速度Sで移動したことを判断することもできる。
時間t0+T1における検出位置X(t)を、X(t0+T 1 )とする。
移動体21(スライダ12)が、コイルピッチpのn倍(nは自然数)である所定の移動区間を移動するのに要したと判断した移動時間をT2とする。なお、ここでは電磁誘導式位置検出器11としてリニア形スケールの例(図1)を示しているため、前記移動量は移動距離である(ロータリ形スケールの場合には回転角度になる)。
この場合の移動時間T2は前述の一定の移動時間T1とは異なり、移動体21(スライダ12)が前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)を移動するのに要したと判断された時間であり、検出位置X(t0),X(t0+T 1 )に含まれる誤差の大きさ応じて変わる。
コイルピッチpは、リニア形スケールの場合には例えば2mm(ロータリ形スケールの場合には例えば2度)である。
コイルピッチ数nは、例えば256ピッチとする。
前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)は、例えばスケールコイル16の101番目のコイルピッチpから、スケールコイル16の356番目(コイルピッチ数nが256の場合)のコイルピッチpまでの区間として設定する。
X(t0+T 1 )−X(t0)≒n*p (25)
しかし、実際には検出位置X(t0),X(t0+T 1 )には誤差が含まれており、このときの移動時間T2は一定の移動時間T1と同じにはならないため、移動量S*T2と理想移動量n*pの関係も、下記の(26)式となる。
S*T2≒n*p (26)
即ち、S*T2がn*pに近ければ、検出位置X(t0)から検出位置X(t0+T 1 )までの区間、即ち前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)において、移動体21(スライダ12)が一定速度Sで移動したと判断することができる。
t0やT2などの時間は検出制御装置18の検出制御部18Aに設けられているクロックのカウント数で計測することができる(他の時間計測手段によって計測するようにしてもよい)。
従って、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の始端位置に対応する検出位置X(t0)を取得してから、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)の終端位置に対応する検出位置X(t0+T 1 )を取得するまでの経過時間(移動時間)、即ち移動体21(スライダ12)が前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)を移動するのに要したと判断される移動時間T2は、検出制御部18Aにおいて知ることができる。また、一定速度Sとコイルピッチpとコイルピッチ数nは既知の値である。
n*p−L≦S*T2 ≦n*p+L (27)
次に、一定速度判断処理(第1の一定速度判断方法又は第2の一定速度判断方法又は第3の一定速度判断方法)により、移動体21(スライダ12)が一定速度Sで移動したと判断された前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)において取得されたX(t0)からX(t0+T)までの検出位置データを用いて、補正データE(m)を取得する。
前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における最後(n番目:例えば256番目)のコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置を取得したときの時間をt0+Tとする。
即ち、時間Tは一定速度判断処理(第1の一定速度判断方法又は第2の一定速度判断方法又は第3の一定速度判断方法)において述べた移動時間T1又はT2である。
前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置X(t0)を、基準検出位置とする。
この基準検出位置X(t0)を取得してからの経過時間t(m)を、t(m)=0〜Tとする。
mはインデックス番号(0及び正の整数)である。例えば、インデックス番号mが0の場合にはt(0)=0とする。インデックス番号mの最大値をmmとすると、t(mm)=Tである。
インデックス番号mは、補正データE(m)の算出に用いる検出位置データを取得した前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置から最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置までの各コイルピッチ位置に対応している。即ち、m=0は最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置に対応し、m=mmは最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置に対応し、その間のm=1,2,3,・・・,mm−1は最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置から最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置までの間の各コイルピッチ位置に対応している。
例えば、インデックス番号mと時間t(m)とを対応づける場合には、Δtを固定として、t(m)=m*Δtとすればよく、インデックス番号mと検出位置X(t0+t(m))を対応づける場合には、Δxを固定として、X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxとすればよい。
Xi(t0+t(m))≒X(t0)+S*t(m) (28)
即ち、一定速度Sで移動したと判断された前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における初期の検出位置X(t0)(最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置)を基準とし、この基準検出位置X(t0)に対して、一定速度Sと時間t(m)との乗算値S*t(m)を加算した値であるX(t0)+S*t(m)は、理想位置Xi(t0+t(m))に近い値である。この理想位置Xi(t0+t(m))に近い位置X(t0)+S*t(m)を、近似理想位置と称する。
下記の(29)式のように理想位置Xi(t0+t(m))から検出位置X(t0+t(m))を差し引けば、理想の補正データE(m)を得ることができる。しかし、検出位置X(t0+t(m))に対応する理想位置Xi(t0+t(m))を知ることはできない。
E(m)=Xi(t0+t(m))−X(t0+t(m)) (29)
E(m)=X(t0)+S*t(m)−X(t0+t(m)) (30)
このとき、インデックス番号mに対応させてX(t0)+S*t(m)とX(t0+t(m))とを求める方法としては、前述のようにΔtを固定としてインデックス番号mと時間t(m)を対応づける方法と、Δxを固定としてインデックス番号mと検出位置X(t0+t(m))を対応づける方法とがある。
t(m)=m*Δtは、t(0)=0、
X(t0+t(m))は、X(t0+t(0))=X(t0)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(0)=X(t0)である。
従って、E(m)は(30)式から、E(0)=X(t0)−X(t0)=0となる。
図4(a)の表において、m=1の場合には、
t(m)=m*Δtは、t(1)=Δt、
X(t0+t(m))は、X(t0+t(1))=X(t0+Δt)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(1)=X(t0)+S*Δtである。
従って、E(m)は(30)式から、E(1)=X(t0)+S*Δt−X(t0+Δt)となる。
図4(a)の表において、m=2の場合には、
t(m)=m*Δtは、t(2)=2*Δt、
X(t0+t(m))は、X(t0+t(2))=X(t0+2*Δt)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(2)=X(t0)+S*2*Δtである。
従って、E(m)は(30)式から、E(m)=X(t0)+S*2*Δt−X(t0+2*Δt)となる。
図4(a)の表において、m=3の場合には、
t(m)=m*Δtは、t(3)=3*Δt、
X(t0+t(m))は、X(t0+t(3))=X(t0+3*Δt)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(3)=X(t0)+S*3*Δtである。
従って、E(m)は(30)式から、E(m)=X(t0)+S*3*Δt−X(t0+3*Δt)となる。
以下、図4(a)の表では記載を省略しているが、m=4,5,・・・,mmの場合も同様であり、
図4(a)の表において、m=mmの場合には、
t(m)=m*Δtは、t(mm)=mm*Δt=T、
X(t0+t(m))は、X(t0+t(mm))=X(t0+T)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(mm)=X(t0)+S*Tである。
従って、E(m)は(30)式から、E(m)=X(t0)+S*T−X(t0+T)となる。
X(t0+t(m))=X(t0),X(t0+Δt),X(t0+2*Δt),X(t0+3*Δt),・・・,X(t0+T)は、時間t0において所得した検出位置X(t0)と、その後、Δt時間が経過するごとの検出位置X(t0+Δt),X(t0+2*Δt),X(t0+3*Δt),・・・,X(t0+T)として得られる。
t(m)は、t(0)=0、
X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxは、X(t0+t(0))=X(t0)、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(0)=X(t0)である。
従って、E(m)は(30)式から、E(0)=X(t0)−X(t0)=0となる。
図4(b)の表において、m=1の場合には、
t(m)は、t(1)、
X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxは、X(t0+t(1))=X(t0)+Δx、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(1)である。
従って、E(m)は(30)式から、E(1)=X(t0)+S*t(1)−X(t0)+Δxとなる。
図4(b)の表において、m=2の場合には、
t(m)は、t(2)、
X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxは、X(t0+t(2))=X(t0)+2*Δx、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(2)である。
従って、E(m)は(30)式から、E(2)=X(t0)+S*t(2)−X(t0)+2*Δxとなる。
図4(b)の表において、m=3の場合には、
t(m)は、t(3)、
X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxは、X(t0+t(3))=X(t0)+3*Δx、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(3)である。
従って、E(m)は(30)式から、E(3)=X(t0)+S*t(3)−X(t0)+3*Δxとなる。
以下、図4(b)の表では記載を省略しているが、m=4,5,・・・,mmの場合も同様であり、
図4(b)の表において、m=mmの場合には、
t(m)=t(mm)=T、
X(t0+t(m))=X(t0)+m*Δxは、X(t0+t(mm))=X(t0+T)=X(t0)+mm*Δx、
X(t0)+S*t(m)は、X(t0)+S*t(mm)=X(t0)+S*Tである。
従って、E(m)は(30)式から、E(m)=X(t0)+S*T−X(t0)+mm*Δxとなる。
t(m)=t(0)(=0),t(1),t(2),t(3),・・・,Tは、検出位置X(t0)を取得したときの時間t0を基準時間t(0)(=0)とし、その後、検出位置X(t0)+Δx,X(t0)+2*Δx,X(t0)+3*Δx,・・・,X(t0)+mm*Δxの検出位置を得たときの時間t(1),t(2),t(3),・・・,Tとして得られる。
この場合には、インデックス番号mに代えて固定メモリ18Bのアドレスが、補正データE(m)の算出に用いる検出位置データを取得した前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置から最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置までの各コイルピッチ位置に対応している。
即ち、先頭アドレスは最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置に対応し、mm+1番目のアドレスは最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置に対応し、2番目からmm番目のアドレスは最初(1番目)のコイルピッチpの始端位置から最後(n番目)のコイルピッチpの終端位置まで間の各コイルピッチ位置に順に対応している。
この場合には、上記の同様の方法によって、複数の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)において検出位置データを取得し、これらの検出位置データに基づいて各移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)ごとの補正データE(m)を取得し、これらの各移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)ごとの補正データE(m)の平均値を最終的な補正データE(m)とする。
そして、この最終的な(平均値の)補正データE(m)を、固定メモリ18Bに記憶させる。この場合も、補正データE(m)を固定メモリ18Bに記憶させる方法については前述のとおりである。
その後、検出制御装置18(検出制御部18B)では、移動体21(スライダ12)を移動させて実際の作業(例えば工作機械による加工)を行うときなどにおいて、検出位置X(t)の補正を行う場合には、固定メモリ18Bから補正データE(m)を読み出す。
そして、下記の(31)式に基づき、検出位置X(t0+t(m))に固定メモリ18Bから読み出した補正データE(m)を加算することによってX’(t0+t(m))を求め、このX’(t0+t(m))を補正した検出位置として出力する。
X’(t0+t(m))=X(t0+t(m))+E(m) (31)
従って、検出制御装置18(検出制御部18B)では、移動体21(スライダ12)の位置を検出して、或る検出位置X(t)が得られた場合、当該検出位置X(t)が、どのコイルピッチ位置に対応する検出位置であるのかが分かる。
従って、検出制御装置18(検出制御部18B)では、移動体21(スライダ12)の位置を検出して或る検出位置X(t)が得られた場合、当該検出位置X(t)に対応するコイルピッチ位置を判断し、当該コイルピッチ位置に対応する補正データE(m)を固定メモリ18Bから読み出し、当該検出位置X(t)と当該補正データE(m)とを加算することによって、補正した検出位置を得る。
なお、原理的にはコイルピッチnは1個でもよい。即ち、少なくとも1つのコイルピッチpの分だけ補正データE(m)を取得するばよい。この場合には、1つのコイルピッチp分の補正データE(m)が、スケールコイル16の各コイルピッチpごとに繰り返し用いられて、検出位置X(t)を補正することなる。
即ち、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における任意のN1番目(例えば50番目)のコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置X(tN1)のデータから、前記所定の移動区間(コイルピッチpのn倍に相当する区間)における任意のN2番目(例えば150番目)のコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置X(tN2)のデータまでを用いて、補正データE(m)を求めてもよい。
この場合、N1番目(例えば50番目)のコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置X(tN1)が得られたときから、N2番目(例えば150番目)のコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置X(tN2)が得られたときまでの移動時間がT3であるとすると、前述の時間t(m)=0〜TにおけるTをT3とすればよい。また、検出位置X(tN1)が基準の検出位置X(t0)となり、検出位置X(tN2)がX(t0+t(mm))となる。
そして、この場合も、上記と同様の方法によって補正データE(m)を取得することができる。
この場合、N3番目(例えば2番目)のコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置X(tN3)が得られたときから、N4番目(例えば255番目)のコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置X(tN4)が得られたときまでの移動時間がT4であるとすると、前述の時間t(m)=0〜TにおけるTをT4とすればよい。また、検出位置X(tN3)が基準の検出位置X(t0)となり、検出位置X(tN4)がX(t0+t(mm))となる。
そして、この場合も、上記と同様の方法によって補正データE(m)を取得することができる。
このため、電磁誘導式位置検出器11とは別の高精度位置検出器を必要とせず、電磁誘導式位置検出器11自身で補正データを取得して検出位置の補正を行うことができる。
このため、電磁誘導式位置検出器11自身で移動体21の一定速度Sの判断を容易且つ確実に行うことができる。
このため、電磁誘導式位置検出器11自身で移動体21の一定速度Sの判断を容易且つ確実に行うことができる。
このため、電磁誘導式位置検出器11自身で移動体21の一定速度Sの判断を容易且つ確実に行うことができる。
このため、電磁誘導式位置検出器11自身で補正データE(m)を容易且つ確実に取得することができる。
このため、より精度の高い補正データを取得することができる。
図5に基づき、本発明の実施の形態例2に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法について説明する。
先にも述べたとおり、検出位置X(t)に含まれている誤差Eは、スケールコイル16のコイルピッチ周期に応じて周期的に変動する(図3(b))。
従って、図5に示すように、補正データE(m)も、スケールコイル16のコイルピッチ周期に応じて周期的に変動する。なお、コイルピッチ周期に応じて周期的に変動することを明示するため、図3(b)の場合と同様に図5でも、補正データE(m)を正弦波で表しているが、実際の誤差Eの場合と同様に実際の補正データE(m)も、もう少し歪んだ波形となる。
そして、このフーリエ変換の結果から、スペクトルの大きい成分F(i)を、上位j個分(i=0〜j−1)(F(0),F(1),F(2),・・・,F(j−1))を選択して、これらを固定メモリ18Bに記憶させておく(jは自然数)。なお、成分F(i)として記憶するデータは、振幅、周波数、位相である。
そして、上記実施の形態例1の場合と同様に下記の(32)式に基づき、検出位置X(t0+t(m))に補正データ得E’(m)を加算することによってX’(t0+t(m))を求め、このX’(t0+t(m))を補正した検出位置として出力する。なお、補正の詳細については上記実施の形態例1の場合と同様である。
X’(t0+t(m))=X(t0+t(m))+E’(m) (32)
このため、固定メモリ18Bの容量を低減することができる。
ロータリ形スケールは、ステータコイル(一次側コイル)を備えたステータ(一次側部材)と、ロータコイル(二次側コイル)を備えたロータ(二次側部材)とを有し、ロータが移動体(回転体)に取り付けられて移動体(回転体)とともに移動(回転)し、ステータコイルとロータコイルが互いに平行で向かい合わせになるように配置されたものである。
このようなロータリ形スケールに対しても、本発明の方法を適用して補正データを取得し、この補正データによってロータリ形スケールの検出位置(回転角度)を補正することができる。
12 スライダ
13 第1のスライダコイル
14 第2のスライダコイル
15 スケール
16 スケールコイル
17 検出部
18 検出制御装置
18A 検出制御部
18B 固定メモリ
20 駆動制御装置
21 移動体
Claims (6)
- 一次側コイルを備えた一次側部材と、二次側コイルを備えた二次側部材とを有し、前記一次側部材又は前記二次側部材が移動体に取り付けられて前記移動体とともに移動し、前記一次側コイルと前記二次側コイルが互いに平行で向かい合わせになるように配置された電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法であって、
一定速度の速度指令値によって前記移動体を移動させ、前記電磁誘導式位置検出器で前記移動体の位置を検出して検出位置を取得する検出位置取得処理と、
前記検出位置と前記二次側コイルのコイルピッチとに基づき、又は、前記検出位置と前記一定速度と前記移動体の移動時間とに基づき、又は、前記二次側コイルのコイルピッチと前記一定速度と前記移動体の移動時間とに基づき、所定の移動区間において前記移動体が前記一定速度で移動したことを判断する一定速度判断処理と、
前記移動区間における何れかのコイルピッチの始端位置に対応する検出位置を基準検出位置とし、前記基準検出位置を取得してからの経過時間と前記一定速度との乗算値を、前記基準検出位置に加算することによって近似理想位置を求め、この近似理想位置と検出位置とに基づいて補正データを取得する補正データ取得処理と
を行い、
前記補正データ取得処理では、
前記移動区間における何れかのコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置を取得したときの時間をt 0 とし、
前記移動区間における他の何れかのコイルピッチpの終端位置に対応する検出位置を取得したときの時間をt 0 +Tとし、
前記移動区間における何れかのコイルピッチpの始端位置に対応する検出位置を、基準検出位置X(t 0 )とし、
前記基準検出位置X(t 0 )を取得してからの経過時間t(m)(mはインデックス番号)を、t(m)=0〜Tとし、
Δtを固定してインデックス番号mとt(m)との対応づけをし、又は、Δxを固定してインデックス番号mとX(t 0 +t(m))との対応づけをし、
インデックス番号mに対応する補正データE(m)を、E(m)=X(t 0 )+S*t(m)−X(t 0 +t(m))の式によって算出する
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 - 請求項1に記載する電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法において、
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記一定速度Sで、前記移動区間を移動するのに要する移動時間をT1とし、
前記移動区間の始端位置に対応する検出位置をX(t0)、前記移動区間の終端位置に対応する検出位置をX(t0+T1)とし、
閾値を±Lとすると、
n*p−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦n*p+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 - 請求項1に記載する電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法において、
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記一定速度Sで、前記移動区間を移動するのに要する移動時間をT1とし、
前記移動区間の始端位置に対応する検出位置をX(t0)、前記移動区間の終端位置に対応する検出位置をX(t0+T1)とし、
閾値を±Lとすると、
S*T1−L≦X(t0+T1)−X(t0)≦S*T1+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 - 請求項1に記載する電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法において、
前記一定速度判断処理では、
前記移動区間を、前記コイルピッチpのn倍(nは自然数)に相当する区間とし、
前記移動体が、前記移動区間を移動するのに要したと判断した移動時間をT2とし、
閾値を±Lとすると、
n*p−L≦S*T2≦n*p+Lの条件を満たすとき、前記移動区間において前記移動体が前記一定速度Sで移動したと判断する
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載する電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法において、
前記移動区間を複数とし、これら複数の移動区間で補正データを取得し、これら複数の補正データの平均値を最終的な補正データとする
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載する電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法において、
前記補正データをフーリエ変換して、スペクトルの大きい成分F(i)を上位j個分(i=0〜j−1)メモリに記憶しておき、
前記メモリから成分F(i)を読み出し、逆フーリエ変換をして補正データを求める
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。
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