JPS62291515A - Inductosyn - Google Patents
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- JPS62291515A JPS62291515A JP13475486A JP13475486A JPS62291515A JP S62291515 A JPS62291515 A JP S62291515A JP 13475486 A JP13475486 A JP 13475486A JP 13475486 A JP13475486 A JP 13475486A JP S62291515 A JPS62291515 A JP S62291515A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
この発明は、工作機械のNCサーボ機構の検出器として
多用されるインダクトシンに関するものである。Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inductosyn, which is frequently used as a detector for an NC servo mechanism of a machine tool.
第3図は従来のインダクトシンを用い7’1).NCサ
ーボ機構の説明図、第4図は従来のフィードバックによ
る位置検出方式?示すブロック図で、図において、1は
位置検出出力の基準となる基準矩形波発生器(スライダ
5の励振基準波となる。)、21は基準矩形波発生器1
を使って正弦波を作るための基準フィルター、22は前
記の正弦波(dlI波)から余弦波(cos波)を作る
ための積分器、4a+4bは前記の正弦波及び余弦波を
増幅してインダクトシンを励振するための励振回路、5
はインダクトシンのスライダ、6はスケール、10は前
記スケール6の出力を正弦波のみの出力とするためのフ
ィルター、1)は前記フィルター10の出力である正弦
波を矩形波に変換するコンパレータ、12は前記コンパ
レータ1)の矩形波出力を位置フィードバック信号とし
てNCサーボの増幅制御部に帰還するフィードバック系
である。(ここで、インダクトシンの動作原理について
簡単に述べる。Figure 3 shows 7'1) using the conventional Inductosin. Is the explanatory diagram of the NC servo mechanism, Figure 4, the conventional position detection method using feedback? In the block diagram shown in the figure, 1 is a reference rectangular wave generator that serves as a reference for the position detection output (which serves as an excitation reference wave for the slider 5), and 21 is a reference rectangular wave generator 1.
22 is an integrator for creating a cosine wave (cos wave) from the sine wave (dlI wave), 4a+4b is an integrator that amplifies the sine wave and cosine wave and inputs the sine wave. Excitation circuit for exciting ductsin, 5
is an inductosin slider, 6 is a scale, 10 is a filter for converting the output of the scale 6 into only a sine wave, 1) is a comparator that converts the sine wave output from the filter 10 into a rectangular wave, A feedback system 12 feeds back the rectangular wave output of the comparator 1) as a position feedback signal to the amplification control section of the NC servo. (Here, we will briefly discuss the operating principle of Inductosin.
構造的には一次巻線(スケール)に対応して二次巻線(
スライダ)が設けられスライダの誘起電圧の変化を取り
出して位置検出を行うものである。Structurally, the secondary winding (scale) corresponds to the primary winding (scale).
A slider) is provided, and the position is detected by extracting changes in the induced voltage of the slider.
すなわち、2つの導体スケールとスライダとを微小な隙
間を隔てて平行に対向させ、一方に交流を励起すると電
磁誘導作用により他方に電圧が誘起される。この誘起電
圧の大きさはスケールとスライダ間の電磁結合度、すな
わちスライダの相対的な移動位置によって変化するので
高精度が要求される位置検出器として採用される。)
次に動作について説明する。まず、第5図(ト)に示す
基準矩形波発生器1の出力波形を基準フィルター21で
正弦波電圧に変換し、その正弦波電圧を入力として励振
回路4aでインダクトシンのスライダ5の一方のパター
ンに電流を流す(第5図(イ))。又、基準フィルター
21の出力を積分器22によって前記励振回路4aの正
弦波よf)90移相した余弦波に変更し、その出力を入
力として励振回路4bでスライダ5のもう一方のパター
ンに第5図(つ)の電流を流す。したがって、スライダ
5に入力される入力信号波形は第5図の(イ)と(つ)
の波形となる。そして、スライダ5が励振されたことに
よってインダクトシンのスケール6から電圧が出力され
、それをフィルター10を通して第5図に)の正弦波に
変換し、コンパレータ1)で第5図(3)の矩形波に波
形整形する。その矩形波(第5図(4))は、基準矩形
波発生器1に対する位相差が、インダクトシンのスケー
ル6に対するスライダ5の位置の変化に比例して変化す
るため、フィードバック系12のフィードバック信号と
して出力することができる。That is, two conductor scales and a slider are placed in parallel opposition to each other with a small gap in between, and when alternating current is excited in one, a voltage is induced in the other due to electromagnetic induction. Since the magnitude of this induced voltage changes depending on the degree of electromagnetic coupling between the scale and the slider, that is, the relative movement position of the slider, it is used as a position detector that requires high accuracy. ) Next, the operation will be explained. First, the output waveform of the reference rectangular wave generator 1 shown in FIG. A current is passed through the pattern (Figure 5 (a)). Further, the output of the reference filter 21 is changed by the integrator 22 into a cosine wave whose phase is shifted by 90 degrees from the sine wave of the excitation circuit 4a, and the output is used as an input to apply the other pattern of the slider 5 to the excitation circuit 4b. 5. Apply the current shown in Figure 5. Therefore, the input signal waveforms input to the slider 5 are as shown in (A) and (T) in Fig. 5.
The waveform will be Then, as the slider 5 is excited, a voltage is output from the inductosin scale 6, which is converted into a sine wave as shown in Fig. 5 (3) through a filter 10, and then by a comparator 1). Shape the waveform into a square wave. The phase difference of the rectangular wave (FIG. 5 (4)) with respect to the reference rectangular wave generator 1 changes in proportion to the change in the position of the slider 5 with respect to the inductosyn scale 6. It can be output as a signal.
そして、インダクトシンのスライダ5とスケール6の相
対位置に対するフィードバック系12の出力波形と基準
矩形波発生器1との位相差は、スライダ5の入力電圧(
正弦波)の最大値eVs、他の余弦波の最大値をvc、
インダクトシンの入・出力電圧の比率をG(入力/出力
)、位相差をθ、インダクトシンのパターン1ピツチを
、2eπ(rad) とした時の機械位置をψとする
と、前記スケール6の出力電圧VOはfi1式となる。The phase difference between the output waveform of the feedback system 12 and the reference rectangular wave generator 1 with respect to the relative position of the slider 5 and scale 6 of the inductosin is determined by the input voltage of the slider 5 (
sine wave) maximum value eVs, maximum value of other cosine waves vc,
If the ratio of the input and output voltages of the inductosyn is G (input/output), the phase difference is θ, and the pitch of one pattern of the inductosyn is 2eπ (rad), then the machine position is ψ, then the scale 6 The output voltage VO of is expressed by the fi1 formula.
Vo=(vsφSTNωt−cosψ+Vc−cO8ω
t−8工Nψ)×G・・・・・・ (1)
ここで、Vc=Vsとすると
Vo=VsxGXSIN(ωt+ψ) −・・12
+(21式より基準正弦波Vs−8工Nωt との位相
差θは
θ=ψ
となり、インダクトシンの位置と同位置となる。Vo=(vsφSTNωt−cosψ+Vc−cO8ω
t-8 engineering Nψ)×G... (1) Here, if Vc=Vs, Vo=VsxGXSIN(ωt+ψ) -...12
+(From Equation 21, the phase difference θ with the reference sine wave Vs-8Nωt is θ=ψ, which is the same position as the inductosin.
従来のインダクトシンは以上のように構成されているの
で1例えば±12V(DC)電源から5Vの正弦波信号
分作って励振する場合には励振回路4a 、4bで電圧
降下させて正弦波を作るため励振回路での発熱が大きい
。同時に出力回路も容量大となる。また、位相差90°
の正弦波と余弦波を同−電圧に揃えるためには一方の電
圧を変化させながら電圧を調整したり、互いの位相差9
0を同時に調整しなければならない等の問題点があった
。Since the conventional inductosin is constructed as described above, 1. For example, when generating and exciting a 5V sine wave signal from a ±12V (DC) power supply, the voltage is dropped in the excitation circuits 4a and 4b to generate a sine wave. Because of this, a large amount of heat is generated in the excitation circuit. At the same time, the output circuit also has a large capacity. Also, the phase difference is 90°
In order to make the sine wave and cosine wave of
There were problems such as having to adjust 0 at the same time.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、インダクトシンの出力電圧を太きくしようと
すると入力の電圧、に流を大きくしなければならないの
全抑え、かつ、調整を電圧のみでできるようにし念イン
ダクトシンを得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems.In order to increase the output voltage of the inductosin, it is possible to completely suppress and adjust the input voltage and current. The purpose is to obtain inductosin by making it possible with only voltage.
この発明に係るインダクトシンは、励振波の波形を三角
波のパルスに変換して入力する一方、インダクトシンの
出力を正弦波及び余弦波の2つの相に分けて、加算器で
加算し、その加算器の出力をフィードバック系信号とし
て用いるようにしたものである。The inductosin according to the present invention converts the waveform of the excitation wave into a triangular pulse and inputs it, while dividing the output of the inductosin into two phases, a sine wave and a cosine wave, and adding them in an adder. The output of the adder is used as a feedback signal.
この発明における三角波パルス励振によって発生したイ
ンダクトシンの出力は、サンプル、アンドホールドとス
イッチング回路とによって正弦位相矩形波及び余弦位相
矩形波とに分けて加算器により加算され、前記加算され
た出力をフィルターを介してフィードバック系に与え帰
還する。In this invention, the inductosin output generated by triangular wave pulse excitation is divided into a sine phase rectangular wave and a cosine phase rectangular wave by a sample, and hold, and switching circuit, and added by an adder, and the added output is It is fed back to the feedback system via a filter.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第4図と同一の部分は同一の符号をもって図示しfc
第1図において、2は基準矩形波発生器10立上りをパ
ルスに変換する立上りパルス回路、3は基準矩形波発生
器1の立下0をパルスに変換する立下りパルス回路−7
a+7bはインダクトシンの出力をサンプリングするた
めの(第1及び第2の)サンプルホールドで、γaが正
弦波用、7bが余弦波用である。前記8.a、sbはサ
ンプルホールド7a 、7bの出力をスイッチングして
矩形波に変えるスイッチング回路で該8aが正弦波用、
8bが余弦波用である。また、9は前記スイッチング回
路8a 、8bの出力をアナログ加算するための加算器
、13は基準矩形波から正弦波位相を作るための立上り
分局器、14は余弦波位相を作るための立下り分周器で
ある。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, parts that are the same as those in Figure 4 are designated by the same symbols fc
In FIG. 1, 2 is a rising pulse circuit that converts the rising edge of the reference square wave generator 10 into a pulse, and 3 is a falling pulse circuit 7 that converts the falling edge of the reference square wave generator 1 into a pulse.
a+7b are (first and second) sample holds for sampling the output of the inductosin, γa is for a sine wave, and 7b is for a cosine wave. Above 8. a and sb are switching circuits that switch the outputs of sample holds 7a and 7b to convert them into rectangular waves; 8a is for sine waves;
8b is for cosine waves. Further, 9 is an adder for analog addition of the outputs of the switching circuits 8a and 8b, 13 is a rising divider for creating a sine wave phase from the reference rectangular wave, and 14 is a falling divider for creating a cosine wave phase. It is a peripheral organ.
次に動作について説明する。まず第2図Aの基準矩形波
発生器1の出力波形を立上り及び立下りパルス回路2.
3によって第2図Bよr B 2の様なパルスに変換す
る。次にそのパルス波形を入力′として励振アンプ4a
、4bにより第2図+1) 、 +21の電流を流し
てインダクトシンのスライダ5を励振する。インダクト
シンは抵抗分のみでリアクタンス分が殆んど無いため、
スライダ5にはC□。Next, the operation will be explained. First, the output waveform of the reference square wave generator 1 shown in FIG. 2A is converted to the rising and falling pulse circuit 2.
3 into a pulse as shown in FIG. 2B. Next, the pulse waveform is input to the excitation amplifier 4a.
, 4b causes a current of +1) and +21 in FIG. 2 to flow to excite the inductosin slider 5. Since inductosin has only a resistance component and almost no reactance component,
Slider 5 has C□.
C2の様な電流と同一波形の電圧が加わる。インダクト
シンの人、出力間は微分特性があるため、スケール6の
出力には第2図りの出力波形が発生する。この出力信号
にば1つおきに正弦波位相と余弦波位相のパルスが出て
くるので、その正弦波及び余弦波をサンプルホールド7
a 、7bによって立上り及び立下りパルス回路2.3
の出力バルスB1.B2でサンプリングすると、インダ
クトシンスライダ5が一足速度で移動した時、第2図+
1.E2の様なスライダ5の速度に比例した周波数の正
弦波、余弦波が得られる。しかし、このままでは刃口算
器9で加算できないため、スイッチング回路8a 、s
bにて基準矩形波発生器1の出力波形の1/2の周波数
でスイッチングする。この詩文上り分周器13の出力で
スイッチングした方を正弦波位相とし、立下り分周器1
4の出力でスイッチングした方を余弦波位相とする。A current like C2 and a voltage with the same waveform are applied. Since there is a differential characteristic between the output of the inductor, the output waveform shown in the second diagram is generated at the output of the scale 6. In this output signal, every other pulse has a sine wave phase and a cosine wave phase, so the sine wave and cosine wave are sampled and held at 7.
Rising and falling pulse circuit 2.3 by a, 7b
Output pulse B1. When sampling at B2, when the inductosyn slider 5 moves at one foot speed, Fig. 2 +
1. A sine wave or cosine wave with a frequency proportional to the speed of the slider 5, such as E2, is obtained. However, as it is, it cannot be added by the blade calculator 9, so the switching circuits 8a, s
At b, switching is performed at half the frequency of the output waveform of the reference rectangular wave generator 1. The output of this poetry up frequency divider 13 is switched to a sine wave phase, and the down frequency divider 1
The one switched by the output of 4 is considered to be the cosine wave phase.
スイッチング回路Qa 、 8bでスイッチングされた
信号は、第2図のF 、F2の様な矩形波で、その波
形の電圧が第2図のE 、B2の正弦波の様に変化す
る波形となる。(なお、第2図のF1)F2は波形を見
やすくするためEl、B2に対して時間軸を引きのばし
である。)
このあと、スイッチング回路8a 、sbの出力を加算
器9でアナログ的に合成して、フィルタ−10全通して
基本波の正弦波にして従来例のインダクトシン出力波形
と同一信号とする。すなわち、矩形波は基本波の正弦波
に3倍以上の高調波が加わっており、それをフィルター
を通して基本波のみにすれば、スケール6の出力電圧V
Oは(3) 、 +41式で表わされる。The signals switched by the switching circuits Qa and 8b are rectangular waves like F2 and F2 in FIG. 2, and the voltage of the waveform changes like a sine wave E and B2 in FIG. 2. (F1 in FIG. 2) In F2, the time axis is extended with respect to El and B2 in order to make the waveform easier to see. ) Thereafter, the outputs of the switching circuits 8a and sb are synthesized in an analog manner by an adder 9, and passed through the filter 10 to form a fundamental sine wave, which is the same signal as the inductosin output waveform of the conventional example. In other words, a rectangular wave has more than three times the harmonics added to the fundamental sine wave, and if it is filtered to only the fundamental wave, the output voltage of scale 6 is V.
O is expressed by the formula (3) +41.
Vo=VsX(SINLJJt・CO8ψ+cosωt
−S INψ)xG・・・・・・13+
Vo=VsXGXSIN(ωt+9’)
・−・・−・+41また。インダクトシンスケー
ル6の出力ヲサンプルホールド7a 、7bでサンプリ
ングした出力信号は。Vo=VsX(SINLJJt・CO8ψ+cosωt
-S INψ)xG...13+ Vo=VsXGXSIN(ωt+9')
・−・・−・+41 again. The output signal sampled by the sample holds 7a and 7b of the inductosyn scale 6 is as follows.
Vos=VsXSIN95XG −
−−−−−(51Voc=VcXSIN91XG
・旧・・+61となる。なお、 V
O8がサンプルホールド7aO出力、VOcがサンプル
ホールド7bの出力。そして。Vos=VsXSIN95XG −
------(51Voc=VcXSIN91XG
・Old: +61. In addition, V
O8 is the output of sample hold 7aO, and VOc is the output of sample hold 7b. and.
スイッチング回路8a 、8bでスイッチングすると、
その基本波成分は(7)式、(8)式となる。When the switching circuits 8a and 8b switch,
The fundamental wave components are expressed by equations (7) and (8).
V o 5=VsXs lN9)XCO8ωtXG
・・=−(71V oc=VcXcO89)X
SINQItXG −−・−・f81ここで
。V o 5=VsXs lN9)XCO8ωtXG
・・=-(71V oc=VcXcO89)X
SINQItXG ---・-・f81 here.
Vo=Vos+Voc
Vc=Vs
とすると、スクール6の出力電圧vOはVo=VsXS
lN9)XCO8GJtXG+VsXCO895XS
INωtXG=VsXGX(SIN9)XCO8ωt
+CO8ψX5INωt )=VsXGXSIN(Q’
t+?) ==・・(9+となる。If Vo=Vos+Voc Vc=Vs, the output voltage vO of school 6 is Vo=VsXS
lN9)XCO8GJtXG+VsXCO895XS
INωtXG=VsXGX(SIN9)XCO8ωt
+CO8ψX5INωt)=VsXGXSIN(Q'
t+? ) ==...(9+)
加算器9で加算された信号はフィルター10で基本波の
みにされ、コンパレータ1)で矩形波に変換してフィー
ドバック12となる。The signal added by the adder 9 is converted into only the fundamental wave by the filter 10, and converted into a rectangular wave by the comparator 1), which becomes the feedback 12.
ここで調整として電圧波形の調整は必要であるが、正弦
波、余弦波間の位相差(90)は基準矩形波発生器1を
ディジタル的に分周しているため。Although adjustment of the voltage waveform is necessary here, the phase difference (90) between the sine wave and the cosine wave is obtained by digitally dividing the reference square wave generator 1.
不用となる。It becomes unnecessary.
なお、上記実施例ではインダクトシ/を検出器として使
用したが、レゾルバ移相器であってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。In the above embodiment, an inductor was used as a detector, but a resolver phase shifter may also be used, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.
以上のように、この発明によればインダクトシンの出力
波形である正弦波と余弦波の位相差をサンプルホールド
、スイッチング回路、加算器などによってディジタル的
に波形処理し、アナログ信号処理による誤差介入の余地
を抑える様に回路構成し念ので1位相調整が不用となり
、しかも、励振をパルスにしたので励振電力が小さくな
って励振回路を小形化できる等の効果がある。As described above, according to the present invention, the phase difference between the sine wave and the cosine wave, which are the output waveforms of the inductosin, is digitally processed using a sample hold, a switching circuit, an adder, etc., and error intervention is performed using analog signal processing. The circuit is constructed in such a way as to reduce the margin of error, eliminating the need for one-phase adjustment, and since the excitation is pulsed, the excitation power is reduced and the excitation circuit can be made smaller.
第1図はこの発明の一実施例によるインダクトシン回路
構成を示すブロック図、第2図は第1図の要部波形を示
すタイムチャート、第3図は従来のインダクトシンのN
Cサーボ機構の説明図、第4図は従来のインダクトシン
のフィードバック方式を示すブロック図、第5図は第4
図の要部波形を示すタイムチャートである。
図において、1は基準矩形波発生器、2,3は立上り、
立下クパルス回路、4a、4bは励振アップ、5はスラ
イダ% 6はスケール、7a、7bはサンプルホールド
、13a 、8bはスイッチング回路、9は加算器、1
3.14は立上り、立下り分周器である。
特許出願人 三菱電機株式会社
代理人 弁理士 1) 澤 博 昭(外2
名)−′
第2図
81・82−一口]−一−
C1・C2−一/′\−一FIG. 1 is a block diagram showing an inductosin circuit configuration according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the main waveforms of FIG. 1, and FIG. 3 is a conventional inductosin N
An explanatory diagram of the C servo mechanism, Fig. 4 is a block diagram showing the conventional inductosyn feedback system, and Fig.
3 is a time chart showing main waveforms in the figure. In the figure, 1 is a reference square wave generator, 2 and 3 are rising edges,
Falling pulse circuit, 4a and 4b are excitation up, 5 is slider %, 6 is scale, 7a and 7b are sample hold, 13a and 8b are switching circuits, 9 is adder, 1
3.14 is a rising and falling frequency divider. Patent applicant Mitsubishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney 1) Hiroshi Sawa (other 2)
name)-' Fig. 2 81・82-bit]-1- C1・C2-1/'\-1
Claims (3)
取り出し互いの矩形波出力の位相差によって位置検出を
行うインダクトシンにおいて、前記インダクトシンのス
ライダへの入力波形を2組の三角波パルスに変換する励
振アンプと、前記スケールの出力信号から2組のフィー
ドバック出力信号を取り出し該フィードバック出力をサ
ンプリングするサンプルホールドと、前記サンプルホー
ルドの出力をスイッチングするスイッチング回路と、前
記スイッチング回路でスイッチングした夫々の出力波形
を加算する加算回路とを備え1組の位相変調出力信号を
取り出すようにしたことを特徴とするインダクトシン。(1) In an inductosyn that extracts changes in the induced voltage of a slider corresponding to the scale and performs position detection based on the phase difference between their rectangular wave outputs, the input waveform to the slider of the inductosyn is converted into two sets of triangular wave pulses. an excitation amplifier for converting, a sample hold for extracting two sets of feedback output signals from the output signal of the scale and sampling the feedback outputs, a switching circuit for switching the output of the sample and hold, and each of the signals switched by the switching circuit. An induct sin, comprising: an adding circuit for adding output waveforms, and extracting a set of phase modulated output signals.
組設け、そのサンプルホールドのサンプリングタイムを
前記励振アンプの入力信号である基準矩形波発生器出力
の立上り及び立下りパルス回路の出力信号によって行う
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のインダクトシン。(2) Set the sample hold to 2 for sine wave and cosine wave.
Claim 1, characterized in that the sampling time of the sample and hold is determined by the output signals of the rising and falling pulse circuits of the reference square wave generator output, which are the input signals of the excitation amplifier. Inductosin as described in section.
組設け、そのスイッチング回路のスイッチングタイムを
前記立上り及び立下りパルス回路の入力信号である基準
矩形波発生器の出力で立上り及び立下り分周期の出力信
号によって行うようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のインダクトシン。(3) The switching circuit is divided into two types for sine waves and cosine waves.
The patent is characterized in that the switching time of the switching circuit is determined by the output signals of the rising and falling periods of the output of the reference square wave generator, which are the input signals of the rising and falling pulse circuits. Inductosin according to claim 1.
Priority Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62291515A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5793202A (en) * | 1995-02-28 | 1998-08-11 | Nec Corporation | Position sensor, employing electromagnetic induction |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP13475486A patent/JPS62291515A/en active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5793202A (en) * | 1995-02-28 | 1998-08-11 | Nec Corporation | Position sensor, employing electromagnetic induction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0473730B2 (en) | 1992-11-24 |
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