WO2011129140A1 - 変位センサ及び変位の検出方法 - Google Patents

変位センサ及び変位の検出方法 Download PDF

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清水　哲也
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村田機械株式会社
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    • G01D5/2013—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core

Definitions

  • the present invention relates to a displacement sensor for detecting the displacement of a moving body such as a machine tool head, a workpiece, a transfer device, a transport carriage, and a displacement detection method.
  • Patent Document 1 JP2003-139563A
  • Patent Document 2 JP2009-2660A
  • a magnetic part and a non-diamagnetic part are alternately provided on an axis of an adsorption conveyance device or the like, and one mark is formed by one magnetic part and one non-magnetic part, and the mark is arranged along the axis.
  • an alternating current is applied as an input signal to a primary coil composed of four coils.
  • the phase difference represents a mark reference displacement.
  • Patent Document 2 there is no distinction between a primary side coil and a secondary side coil, and an alternating current is applied as a primary side signal to a coil array composed of coils connected in series, and the potential at the connection point between the coils. Is a signal on the secondary side.
  • the reference displacement position of the moving body
  • Patent Document 2 describes the detection of the phase difference in detail. Assuming that the waveform of the AC voltage is sin ⁇ t, the signals extracted from the coil are two sets of a ⁇ cos ⁇ ⁇ sin ⁇ t and a ⁇ sin ⁇ ⁇ sin ⁇ t, ⁇ is the phase difference, and the relative position to the mark is shown in the range of 0 to 2 ⁇ . Yes. When the phase of the signal a ⁇ sin ⁇ ⁇ sin ⁇ t is advanced 90 degrees to a ⁇ sin ⁇ ⁇ cos ⁇ t and added to a ⁇ cos ⁇ ⁇ sin ⁇ t, the signal a ⁇ sin ( ⁇ + ⁇ t) is obtained by the addition theorem.
  • the counter When the input signal sin ⁇ t crosses 0, the counter is reset, and when the signal a ⁇ sin ( ⁇ + ⁇ t) crosses 0, the counter is latched to obtain ⁇ , where ⁇ represents displacement.
  • the signal a ⁇ sin ( ⁇ + ⁇ t) first crosses 0, the time difference until the signal sin ⁇ t crosses 0 is obtained.
  • ⁇ is obtained by 0 crossing
  • the displacement can be obtained only once or twice in one cycle of the input AC signal. Even when 0 crossing is not used, since the phase difference is detected, the number of detections per cycle is limited.
  • the fact that the number of times of obtaining the displacement per unit time is small is problematic in the movement of the head or workpiece of the machine tool, the transfer of the article, the control of the transfer device, the transfer carriage, and the like.
  • servo systems such as head movement and transport device travel receive displacement from a displacement sensor and perform control based on a target displacement, that is, an error from a target position. For this purpose, it is necessary to obtain the displacement in a short time period. In particular, it is necessary to obtain the displacement in accordance with the control period in the servo system, rather than obtaining the displacement periodically in accordance with the convenience of the displacement sensor.
  • the present invention provides a displacement sensor that detects displacement by a phase difference between an input signal waveform and an output signal waveform.
  • a timer that outputs the detection time
  • a storage unit for storing the detected displacement at least twice in the past together with the detection time
  • a calculation unit that extrapolates and outputs at least the past two displacements to the current displacement from at least the past two displacements, the detection time, and the output obtained time when the output is obtained from the outside. It is characterized by being.
  • the present invention provides a method for detecting displacement by a displacement sensor based on a phase difference between an input signal waveform and an output signal waveform.
  • the timer obtains the detection time, Store the detected displacement at least twice in the past with the detection time, When an output is obtained from the outside, at least the past two displacements are extrapolated to the current displacement and output from at least the past two displacements, the detection time, and the output obtained time.
  • the displacement can be detected only once per cycle of the input signal.
  • the current position is required at a timing corresponding to the control cycle in the servo system, and the control cycle is generally larger than the cycle at the displacement sensor. short. Therefore, instead of shortening the detection cycle of the displacement sensor or constantly interpolating the current position within the displacement sensor, the displacement, detection time, and output for the past two times are triggered by the fact that the output has been obtained externally. The current displacement is extrapolated and output from the given time.
  • displacement can be output in real time in response to a request from an external servo system. Further, it is not necessary to shorten the detection cycle in the displacement sensor, and since extrapolation to the current displacement is not always performed and output when requested, extrapolation can be performed with a simple circuit.
  • the calculation unit sets Di, Di-1 as the displacement for the past two times, ti, ti-1 as the detection time for the past two times, r as the time when the output is obtained, and Dr as the current displacement.
  • Dr Di + (Di ⁇ Di ⁇ 1) ⁇ (r ⁇ ti) / (ti ⁇ ti ⁇ 1)
  • the calculation delay in the calculation unit is ⁇ , and the calculation unit obtains the displacement at time r + ⁇ as the current displacement. In this way, the influence of calculation delay can be substantially reduced to zero. From an external servo system or the like, a displacement is requested at time r and a displacement is received at time r + ⁇ , but data very close to the actual displacement at time r + ⁇ can be received.
  • Example linear sensor and surrounding block diagram Block diagram from coil array to signal processing unit of linear sensor of embodiment Block diagram of arithmetic unit of linear sensor of embodiment
  • a servo system 10 includes a head drive of a machine tool, a workpiece drive, a transfer device drive unit, a suction transfer device drive unit, and a transport control unit of a transfer carriage.
  • the servo system 10 requests the current position from the linear sensor 2 at time r. Since there is a delay ⁇ , the servo system 10 receives the current position Dr at time r + ⁇ and performs position control, speed control, and the like.
  • the current position is compared with the target position for each internal control cycle, and a speed command or the like is generated so as to eliminate the position error. Therefore, the time r for requesting the current position is determined by the convenience of the servo system 10 and is not determined by the convenience of the linear sensor 2.
  • the magnetic mark 8 is formed by alternately arranging the non-magnetic marks 12 and the magnetic marks 13 along the longitudinal direction of the shaft 9, and is configured to detect the displacement of the shaft 9.
  • the mark may be arranged along the circumference of the turntable or the like, or the mark may be arranged along the traveling rail.
  • the linear sensor body 4 includes a coil array 14 and a primary side AC power source 18, and an output voltage waveform of the AC power source is expressed as sin ⁇ t. For example, four signals are extracted from the coil array 14, two of them are input to the operational amplifier 20, and the other two signals are input to the operational amplifier 21.
  • the signal processing unit 22 processes the output signals from the operational amplifiers 20 and 21 to obtain the mark reference displacement.
  • FIG. 2 shows the configuration of the signal processing unit 22.
  • four secondary side coils 17 are arranged in parallel with the primary side coil 16, and an induced electromotive force due to a current flowing through the primary side coil 16 is modulated by the marks 12 and 13, and an operational amplifier is taken out. 20 and 21 are input.
  • a signal of a ⁇ sin ⁇ ⁇ sin ⁇ t is obtained from the operational amplifier 20, and a signal of a ⁇ cos ⁇ ⁇ sin ⁇ t is obtained from the operational amplifier 21.
  • the primary side coil 16 and the secondary side coil 17 are separated from each other. However, as shown in Patent Document 2, these may be shared by the same coil.
  • the conversion unit 23 converts the signal a ⁇ sin ⁇ ⁇ sin ⁇ t into the signal a ⁇ sin ⁇ ⁇ cos ⁇ t.
  • the conversion unit 23 is configured by a delay circuit composed of a memory, delays the signal by 1/4 period with respect to sin ⁇ t, and further inverts the sign.
  • the signal from the operational amplifier 20 may be multiplied by cot ⁇ t.
  • the adder 24 adds the a ⁇ cos ⁇ ⁇ sin ⁇ t signal and the a ⁇ sin ⁇ ⁇ cos ⁇ t signal, and outputs an a ⁇ sin ( ⁇ t + ⁇ ) signal according to the addition theorem.
  • a ⁇ sin ( ⁇ t ⁇ ) may be used instead of a ⁇ sin ( ⁇ t + ⁇ ).
  • the clock circuit 25 generates a clock signal, the counter 26 counts the clock signal, and resets the count value by a reset signal from the AC power supply 18.
  • a memory 28 stores a pair of the displacement Di and the time ti at the time when the i-th ⁇ is detected.
  • FIG. 3 shows the configuration of the calculation unit 6.
  • Reference numeral 31 denotes a sensor interface, which is an interface with the linear sensor body 4, and 32 is a servo interface, which is an interface with the servo system.
  • Reference numeral 33 denotes an arithmetic unit, and 34 denotes a memory, which stores a time r when a displacement output request is received from the servo system side.
  • Reference numeral 35 denotes a memory for storing at least two past data (Di, ti) and (Di-1, ti-1) of displacement and time.
  • the memory 36 stores intermediate data necessary for the calculation of the current position, and specifically stores (Di-Di-1) / (ti-ti-1).
  • the memory 34 always receives the current time r from the timer of the linear sensor body, and latches the current time r with a signal from the servo interface 32.
  • the sensor interface 31 receives the latest displacement and its detection time pair (Di, ti) from the memory of the linear sensor main body according to the latch signal (0 crossing signal) from the adder of the linear sensor main body, and stores it in the memory 35.
  • the memory 35 is, for example, a ring memory for two sets of data, and replaces old data with new data every time 0 crossing occurs.
  • the memory 36 stores intermediate data obtained by the arithmetic unit 33 from the data in the memory 35.
  • the memory 34 stores r + ⁇ instead of the actual time r, obtains the displacement at the time r + ⁇ instead of the displacement Dr at the time r, and outputs it as the displacement Dr.
  • the data in the memories 35 and 36 is updated at idle time after processing the displacement request from the servo system side.
  • the arithmetic unit 6 can be realized by a digital signal processor, a field programmable gate array, a one-chip microprocessor, or the like.
  • FIG. 4 shows the time and instruction value (output current displacement) in the embodiment.
  • the displacement Di-1 is obtained at time ti-1
  • the displacement Di is obtained at time ti.
  • the signals at time ti-1 and time ti are extrapolated and output as displacement Dr.
  • the time ⁇ corresponding to the calculation delay is substantially constant, so that the displacement at the time r + ⁇ is output instead of the current time r.
  • the current displacement was obtained by extrapolating the displacement and time for the past two times.
  • the displacement and time for the past three times may be stored and extrapolated to the current displacement by a quadratic curve.
  • the acceleration a is set to (Di-Di-1) / (ti-ti-1)-(Di-1-Di-2) / (ti-1-ti-2).
  • the correction h based on the acceleration is added to the estimated value of the current displacement extrapolated by the linear function as described above.
  • a linear sensor composed of a combination of a magnetic mark and a coil has been described.
  • a laser signal whose light intensity is modulated with alternating current may be used as a primary side signal, and the phase difference between the phase of the reflected light and the phase on the primary side may be detected.
  • the ultrasonic signal may be modulated with a sine wave to detect the phase difference between the primary-side ultrasonic signal and the reflected-wave ultrasonic signal.
  • the current displacement can be output without delay due to the input signal cycle of the displacement sensor.
  • the current displacement can be obtained quickly with a small amount of calculation.
  • the delay ⁇ of the calculation unit is corrected, the influence of the calculation delay can be easily corrected by replacing the time r with the time r + ⁇ .

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

　外部から変位の出力を求められた際に、変位センサ側での検出周期による遅延無しに、変位を出力する。入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する。センサが変位を検出するとタイマにより検出時刻を求め、検出した変位を過去２回分、検出時刻と共に記憶する。外部から出力を求められると、過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する。

Description

変位センサ及び変位の検出方法
　この発明は、工作機械のヘッド、ワーク、移載装置、搬送台車等の移動体の変位を検出する変位センサと変位の検出方法に関する。
　発明者らは、工作機械のヘッド、移載装置、搬送装置、搬送台車等の変位を測定する変位センサを開発した(特許文献１：JP2003-139563A，特許文献２：JP2009-2660A)。特許文献１では、吸着搬送装置等の軸に磁性部と非反磁性部とを交互に設け、１個の磁性部と１個の非磁性部で１個のマークとし、マークを軸に沿って複数設ける。例えば４個のコイルからなる１次側コイルへの入力信号として交流電流を加える。１次側コイルと並列に配置した例えば４個の２次側コイルからの出力信号と、入力の交流電圧との位相差を求めると、位相差はマーク基準の変位を表している。特許文献２では１次側のコイルと２次側のコイルとの区別はなく、直列に接続したコイルからなるコイルアレイに、１次側の信号として交流電流を加え、コイル間の接続点の電位を２次側の信号とする。そして同様に１次側と２次側の信号の位相差から、マーク基準の変位(移動体の位置)を求める。　
　特許文献２は位相差の検出を詳細に説明している。交流電圧の波形をsinωｔとすると、コイルから取り出される信号はa・cosθ・sinωｔとa・sinθ・sinωｔの２組で、θは位相差で、マークに対する相対位置を０～２πの範囲で示している。a・sinθ・sinωｔの信号の位相を９０度進ませてa・sinθ・cosωｔとし、a・cosθ・sinωｔと加算すると、加法定理により、信号a・sin(θ＋ωｔ)が得られる。入力信号sinωｔが０をクロスした時点でカウンタをリセットし、信号a・sin(θ＋ωｔ)が０をクロスした時点で、カウンタをラッチするとθが得られ、θは変位を表している。先に信号a・sin(θ＋ωｔ)が０をクロスする場合、その後、信号sinωｔが０をクロスするまでの時間差を求める。
　以上のように、０クロッシングによりθを求めるので、変位は入力した交流信号の１周期に１回か２回しか求めることができない。０クロッシングを用いない場合でも、位相差を検出するため、１周期当たりの検出回数が限られる。単位時間当たりで変位を求める回数が少ないことは、工作機械のヘッドあるいはワークの移動、物品の移載、搬送装置、搬送台車の制御などで、問題がある。これらのシステムでは、ヘッドの移動、搬送装置の走行などのサーボシステムは変位センサから変位を受け取り、目標変位、即ち目標とする位置との誤差に基づいて、制御を行っている。このためには短い時間周期で変位を求める必要があり、特に変位センサ側の都合に合わせて定期的に変位を求めるよりも、サーボシステムでの制御周期に合わせて変位を求める必要がある。　
JP2003-139563A JP2009-2660A
　この発明の課題は、外部から変位の出力を求められた際に、変位センサ側での検出周期による遅延無しに、変位を出力できるようにすることにある。
　この発明の他の課題は、より高速に、特に演算による遅れ無しに、変位を出力できるようにすることにある。
　この発明は、入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する変位センサにおいて、
　センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
　検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
　外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備えていることを特徴とする。
　またこの発明は、入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
　センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
　検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶し、
　外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する、ことを特徴とする。
　入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出する変位センサでは、位相差を用いるため、入力信号の１周期当たり例えば１回しか、変位を検出できない。これに対して変位センサの信号で制御を行っている外部のサーボシステム等では、サーボシステム内の制御周期に応じたタイミングで現在位置が必要で、しかも制御周期は変位センサでの周期よりも一般に短い。そこで、変位センサの検出周期を短くする、あるいは変位センサ内で常時現在位置を補間するのではなく、外部から出力を求められたことをトリガーとして、過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、現在の変位を外挿して出力する。すると外部のサーボシステムからの要求に対して、リアルタイムに変位を出力できる。また変位センサ内での検出周期を短くする必要はなく、現在の変位への外挿を常時行って要求されたときに出力するのではないので、外挿も簡単な回路で行える。
　好ましくは、前記演算部は、過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒとして、
　Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi－Ｄi-1)×(ｒ－ｔi)/(ｔi－ｔi-1)
により演算する。上記の演算は簡単なので高速に実行でき、かつ過去におけるより長い範囲でのデータを用いる場合に比べ、平均化による遅れがない。
　特に好ましくは、演算部での演算遅れをτとして、演算部は時刻ｒ＋τでの変位を前記現在の変位として求める。このようにすると、演算遅れの影響を実質的に０にできる。外部のサーボシステム等からすると、時刻ｒに変位を要求し、時刻ｒ＋τに変位を受け取ることになるが、時刻ｒ＋τでの実際の変位に極めて近いデータを受け取ることができる。
実施例のリニアセンサとその周囲のブロック図 実施例のリニアセンサのコイルアレイから信号処理部までのブロック図 実施例のリニアセンサの演算部のブロック図 実施例のリニアセンサでの位置信号の外挿を示す図
　以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
　図１～図４に、実施例のリニアセンサ２を示す。リニアセンサ２はリニアセンサ本体４と演算部６とから成り、外部の磁気マーク８基準の変位を検出する。１０はサーボシステムで、工作機械のヘッドのドライブ、ワークのドライブ、移載装置の駆動部、吸着搬送装置の駆動部、搬送台車の走行制御部などである。サーボシステム１０は、リニアセンサ２に対し現在位置を時刻ｒに要求し、遅れτが有るので時刻ｒ＋τに現在位置Ｄｒを受け取り、位置制御、速度制御などを行う。サーボシステム１０側では、内部の制御周期毎に現在位置と目標位置とを比較し、位置誤差を解消するように速度指令等を発生させる。従って、現在位置を要求する時刻ｒはサーボシステム１０側の都合で定まり、リニアセンサ２側の都合では定まらない。
　磁気マーク８はここでは軸９の長手方向に沿って非磁性マーク１２と磁性マーク１３とを交互に配列したもので、軸９の変位を検出するように構成されている。しかしながらターンテーブルなどの円周に沿ってマークを配置しても、あるいは走行レールなどに沿ってマークを配置しても良い。リニアセンサ本体４はコイルアレイ１４と１次側の交流電源１８とを備え、交流電源の出力電圧波形をsinωｔで表す。コイルアレイ１４から例えば４個の信号を取り出し、そのうち２つの信号を演算増幅器２０に入力し、他の２つの信号を演算増幅器２１に入力する。演算増幅器２０，２１からの出力信号を信号処理部２２で信号処理することにより、マーク基準の変位を求める。
　図２に信号処理部２２の構成を示す。コイルアレイ１４では、例えば４個の１次側コイル１６を直列に接続し、交流電源１８は周波数が例えば10kHz～20kHz程度の交流電流を入力する。また交流電源１８の出力が０となるタイミング、即ちωｔ＝nπ(nは自然数)となるタイミングが信号処理部２２で重要なので、ωｔ＝nπでリセット信号を出力する。１次側コイル１６と並列に例えば４個の２次側コイル１７が配置され、１次側コイル１６を流れる電流による誘導起電力がマーク１２，１３により変調されたものを信号として取り出し、演算増幅器２０，２１へ入力する。演算増幅器２０から例えばa・sinθ・sinωｔの信号が得られ、演算増幅器２１からはa・cosθ・sinωｔの信号が得られる。ここでは１次側コイル１６と２次側コイル１７とを別体としたが、特許文献２に示すように、これらを同じコイルで兼用しても良い。
　変換部２３は、a・sinθ・sinωｔの信号をa・sinθ・cosωｔの信号に変換する。例えば変換部２３をメモリからなる遅延回路で構成し、sinωｔに関して1/4周期分信号を遅らせ、さらに符号を反転させる。このような手法に限らず、演算増幅器２０の信号にcotωｔを乗算しても良い。加算器２４はa・cosθ・sinωｔの信号とa・sinθ・cosωｔの信号を加算し、加法定理により、a・sin(ωｔ+θ)の信号を出力する。a・sin(ωｔ+θ)に代えて、a・sin(ωｔ－θ)としても良い。クロック回路２５はクロック信号を発生し、カウンタ２６はクロック信号をカウントし、交流電源１８からのリセット信号によりカウント値をリセットする。そして加算器２４からの信号が０の時点でラッチする。リセット信号はsinωｔ＝０で発生し、ラッチ信号はsin(ωｔ＋θ)＝０で発生するので、これらの間の時差はθを表し、θはマークを基準とする変位である。以上のように、交流信号の１周期の間に例えば1回もしくは2回変位を検出できる。
　２７はタイマで、クロック回路２５からのクロックをカウントして時刻を求め、加算器２４からのラッチ信号により、タイマ２７内の出力バッファの時刻をラッチする。変位θはマーク１２，１３の組毎に発生するデータで、補正部２９によりθをマークの位置(オフセット)で補正し、マークから独立した変位Ｄiを求める。２８はメモリで、変位Ｄiとi番目のθを検出した時点での時刻ｔiとのペアを記憶する。
　図３に演算部６の構成を示す。３１はセンサインターフェースで、リニアセンサ本体４とのインターフェースであり、３２はサーボインターフェースで、サーボシステムとのインターフェースである。３３は演算ユニット，３４はメモリで、サーボシステム側から変位の出力要求があった時刻ｒを記憶する。３５はメモリで、変位と時刻とのペアのデータ(Ｄi，ｔi)，(Ｄi-1，ｔi-1)を、過去少なくとも2回分記憶する。メモリ３６は現在位置の演算に必要な中間データを記憶し、具体的には(Ｄi－Ｄi-1)/(ｔi－ｔi-1)を記憶する。
　サーボシステム側からサーボインターフェース３２に変位の出力が要求されたとする。メモリ３４はリニアセンサ本体のタイマから常時現在時刻ｒを受け取っており、サーボインターフェース３２からの信号で現在時刻ｒをラッチする。センサインターフェース３１はリニアセンサ本体の加算器からのラッチ信号(０クロッシング信号)により、リニアセンサ本体のメモリから最新の変位とその検出時刻のペア(Ｄi,ｔi)を受け取り、メモリ３５に記憶する。メモリ３５は例えばデータ2組分のリングメモリで、０クロッシングが生じる毎に古いデータを新しいデータと置き換える。メモリ３６では、メモリ３５のデータから演算ユニット３３で求めた中間データを記憶する。
　演算ユニット３３は時刻ｒでの変位Ｄｒを、
Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi－Ｄi-1)(ｒ－ｔi)/(ｔi－ｔi-1)により求め、変位Ｄｒをサーボインターフェース３２から出力する。このようにして、サーボシステムが現在の変位を要求すると、演算ユニット３３でＤｒを演算し、遅れ時間τで回答する。演算に必要なデータはその都度リニアセンサ本体から取得しても良いが、実施例ではメモリ３５，３６に予め記憶し、処理時間を短縮する。特に(Ｄi－Ｄi-1)/(ｔi－ｔi-1)を記憶し、処理を高速化する。
　演算ユニット３３では、現在の変位Ｄｒを演算するために、例えば乗算が1回、加算が1回必要になる。これによって僅かな時間遅れτが発生する。この問題を解決するため、メモリ３４で、実際の時刻ｒの代わりに、ｒ＋τを記憶し、時刻ｒでの変位Ｄｒに代えて、時刻ｒ＋τでの変位を求めて、変位Ｄｒとして出力する。またメモリ３５，３６のデータの更新などは、サーボシステム側からの変位の要求を処理した後の、アイドルタイムに実行する。演算部６は、デジタルシグナルプロセッサあるいはフィールドプログラマブルゲートアレイ、もしくはワンチップマイクロプロセッサなどにより実現できる。
　図４に、実施例での時刻と指示値(出力した現在の変位)とを示す。例えば時刻ｔi-1に変位Ｄi-1を求め、時刻ｔiに変位Ｄiを求める。時刻ｔiと次の信号との間の時刻ｒに現在の変位Ｄｒが要求されると、時刻ｔi-1と時刻ｔiとの信号を外挿して変位Ｄｒとして出力する。前記のように演算部６での演算遅れを問題にする場合、演算遅れに相当する時間τはほぼ一定なので、現在の時刻ｒに代えて、時刻ｒ＋τでの変位を出力する。
　実施例では過去2回分の変位と時刻とを外挿して現在の変位を求めた。これに代えて例えば過去3回分の変位と時刻とを記憶し、２次曲線で現在の変位へ外挿しても良い。例えば変位Ｄi，Ｄi-1，Ｄi-2と時刻ｔi，ｔi-1，ｔi-2とから２次曲線で現在の変位を推定するには次の処理を行う。加速度aを
　(Ｄi－Ｄi-1)/(ｔi－ｔi-1)－(Ｄi-1－Ｄi-2)/(ｔi-1－ｔi-2)　とする。加速度に基づく変位の変化分ｈをｈ＝a/２・(ｒ－ｔi)2とする。そして前記のように１次関数で外挿した現在の変位の推定値に、加速度に基づく補正ｈを加算する。
　実施例では、磁気マークとコイルとの組み合わせからなるリニアセンサを説明した。しかしながらこれに代えて、光強度を交流で変調したレーザ信号を１次側信号とし、反射光の位相と１次側の位相との位相差を検出しても良い。また超音波信号を正弦波により変調し、１次側の超音波信号と反射波の超音波信号との位相差を検出しても良い。
　実施例では以下の効果が得られる。
(1)　サーボシステムなどの外部のシステムが要求した時点で、変位センサの入力信号周期による遅れ無しに、現在の変位を出力できる。
(2)　１次の演算により現在の変位を求めると、僅かな計算量で速やかに現在の変位を求めることができる。
(3)　演算部の遅れτを補正すると、時刻ｒを時刻ｒ＋τで置き換えることにより、簡単に演算遅れの影響を補正できる。
２　リニアセンサ　　４　リニアセンサ本体　　６　演算部
８　磁気マーク　　９　軸　　１０　サーボシステム
１２　非磁性マーク　　１３　磁性マーク　　１４　コイルアレイ
１６　１次側コイル　　１７　２次側コイル　　１８　交流電源
２０，２１　演算増幅器　　２２　信号処理部　　２３　変換部
２４　加算器　　２５　クロック回路　　２６　カウンタ
２７　タイマ　　２８　メモリ　　２９　補正部
３１　センサインターフェース　　３２　サーボインターフェース
３３　演算ユニット　　３４～３６　メモリ

Claims (4)

  1. 　入力信号波形と出力信号波形との位相差により変位を検出するセンサにおいて、
    　センサが変位を検出すると、検出時刻を出力するタイマと、
    　検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶する記憶部と、
    　外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する演算部、とを備えていることを特徴とする、変位センサ。
  2. 　前記演算部は、過去２回分の変位をＤi，Ｄi-1，過去２回分の検出時刻をｔi，ｔi-1，出力を求められた時刻をｒ，現在の変位をＤｒとして、
    　Ｄｒ＝Ｄi＋(Ｄi－Ｄi-1)×(ｒ－ｔi)/(ｔi－ｔi-1)
    により演算することを特徴とする、請求項１の変位センサ。　
  3. 　演算部での演算遅れをτとして、演算部は時刻ｒ＋τでの変位を前記現在の変位として求めることを特徴とする、請求項２の変位センサ。
  4. 　入力信号波形と出力信号波形との位相差により、変位センサで変位を検出する方法において、
    　センサが変位を検出すると、タイマにより検出時刻を求め、
    　検出した変位を少なくとも過去２回分、検出時刻と共に記憶し、
    　外部から出力を求められると、少なくとも過去２回分の変位と検出時刻と出力を求められた時刻とから、少なくとも過去２回分の変位を現在の変位へ外挿して出力する、ことを特徴とする、変位検出方法。
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