電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線型刻度尺或旋轉(zhuǎn)型刻度尺的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁感應(yīng)式位置檢測器即感應(yīng)同步器方式的刻度尺適用于機床、汽車、機器人等各種機械中的位置檢測。感應(yīng)同步器方式的刻度尺存在線型刻度尺和旋轉(zhuǎn)型刻度尺。線型刻度尺設(shè)于機床的工作臺等移動體而檢測該移動體的直線的移動位置，旋轉(zhuǎn)型刻度尺設(shè)于機床的旋轉(zhuǎn)工作臺等移動體(旋轉(zhuǎn)體)而檢測該移動體(旋轉(zhuǎn)體)的旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度)。
[0003]線型刻度尺和旋轉(zhuǎn)型刻度尺都是通過相互平行地相向配置的線圈圖案的電磁感應(yīng)來檢測位置?；趫D6的原理圖來說明該檢測原理。
[0004]圖6 (a)是表示使線型刻度尺的滑尺與刻度尺相互平行地相向配置的狀態(tài)的立體圖，圖6(b)是將上述滑尺與上述刻度尺排列表示的圖，圖6 (c)是表示上述滑尺與上述刻度尺的電磁耦合度的圖。
[0005]另外，旋轉(zhuǎn)型刻度尺的檢測原理也與線型刻度尺同樣，旋轉(zhuǎn)型刻度尺的定子和轉(zhuǎn)子對應(yīng)于線型刻度尺的滑尺和刻度尺。線型刻度尺和旋轉(zhuǎn)型刻度尺都具有檢測部和檢測控制裝置。
[0006]如圖6(a)及圖6(b)所示，線型刻度尺的檢測部10具有作為一次側(cè)部件的滑尺I和作為二次側(cè)部件的刻度尺2。
[0007]滑尺I為可動部，具有作為第I 一次側(cè)線圈的第I滑尺線圈3和作為第2 —次側(cè)線圈的第2滑尺線圈4。刻度尺2為固定部，具有作為二次側(cè)線圈的刻度尺線圈5。線圈3、4、5呈鋸齒狀地折回(成為梳形圖案)，以整體成為直線狀的方式形成?；逫安裝于機床的工作臺等移動體而與該移動體一起直線性地移動。刻度尺2固定于機床的床身等固定部。
[0008]如圖6 (a)所示，滑尺I (第I滑尺線圈3及第2滑尺線圈4)和刻度尺2 (刻度尺線圈5)以在它們之間保持有預(yù)定間隙g的狀態(tài)相互平行地相向的方式配置。而且，如圖6(a)及圖6(b)所示，第I滑尺線圈3與第2滑尺線圈4錯開1/4間距。
[0009]在上述結(jié)構(gòu)的線型刻度尺中，當(dāng)勵磁電流(交流電流)在第I滑尺線圈3和第2滑尺線圈4中流動時，對應(yīng)于與滑尺I的移動相伴的第I滑尺線圈3及第2滑尺線圈4與刻度尺線圈5的相對位置關(guān)系的變化，如圖6(c)所示，第I滑尺線圈3及第2滑尺線圈4與刻度尺線圈5的電磁耦合度周期性地變化。因此，在刻度尺線圈5產(chǎn)生周期性地變化的感應(yīng)電壓。
[0010]具體而言，在線型刻度尺的檢測控制裝置中，下述的(I)式那樣的第I勵磁電流Ia在第I滑尺線圈3中流動，下述的(2)式那樣的第2勵磁電流Ib在第2滑尺線圈4中流動。
[0011]Ia =-1cos (k a ) sin (ω t) (I)
[0012]Ib = Isin (k α ) sin (ω t) (2)
[0013]其中，1:勵磁電流的大小
[0014]k:2 31 /p
[0015]P:線圈間距(長度:在旋轉(zhuǎn)型刻度尺中為角度)
[0016]ω:勵磁電流(交流電流)的角頻率
[0017]t:時間
[0018]α:勵振位置
[0019]其結(jié)果是，由于第I滑尺線圈3及第2滑尺線圈4與刻度尺線圈5之間的電磁感應(yīng)作用，在刻度尺線圈5產(chǎn)生下述的(3)式那樣的感應(yīng)電壓V。
[0020]V = KIsin (k (X-a )) sin (ω t) (3)
[0021]其中，K:依賴于間隙g和勵磁電流的角頻率ω的傳遞系數(shù)
[0022]X:檢測位置(移動體的移動位置)
[0023]在上述檢測控制裝置中，輸入刻度尺線圈5的感應(yīng)電壓V，計算該感應(yīng)電壓V為O的勵振位置α (即成為X= α的勵振位置α)的值，并將該勵振位置α作為移動體(滑尺I)的檢測位置X而輸出，且基于該勵振位置α來調(diào)整第I勵磁電流Ia及第2勵磁電流Ib0即，以成為X= α的方式使勵振位置α追隨移動體(滑尺I)的位置X，并以成為感應(yīng)電壓V = O的方式進(jìn)行控制，由此檢測移動體(滑尺I)的位置X而輸出。
[0024]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-180107號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]然而，現(xiàn)實的電磁感應(yīng)式位置檢測器(線型刻度尺、旋轉(zhuǎn)型刻度尺)存在制造誤差、組裝誤差，因此上述的(3)式不成立，檢測位置X伴隨有誤差。通常作為包含于檢測位置X的誤差，明顯出現(xiàn)的是線圈間距周期的誤差(對應(yīng)于線圈間距的周期而周期性地變動的誤差)，將其稱為內(nèi)插誤差。
[0026]作為對檢測位置X進(jìn)行校正的方法，可考慮使用與電磁感應(yīng)式位置檢測器不同的高精度位置檢測器，基于該高精度位置檢測器的檢測位置和電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置X來取得校正數(shù)據(jù)的方法。然而，在該方法中，必須準(zhǔn)備高精度位置檢測器，因此成本升高，也花費時間和勞力。
[0027]因此，本發(fā)明鑒于上述的情況而作出，課題在于提供一種不需要與電磁感應(yīng)式位置檢測器不同的高精度位置檢測器而通過電磁感應(yīng)式位置檢測器自身能夠取得校正數(shù)據(jù)而進(jìn)行檢測位置的校正的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法。
[0028]解決上述課題的第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法中，上述電磁感應(yīng)式位置檢測器具有一次側(cè)部件和二次側(cè)部件，上述一次側(cè)部件具備一次側(cè)線圈，上述二次側(cè)部件具備二次側(cè)線圈，上述一次側(cè)部件或上述二次側(cè)部件安裝于移動體而與上述移動體一起移動，上述一次側(cè)線圈與上述二次側(cè)線圈以相互平行且相向的方式配置，上述電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法的特征在于，進(jìn)行以下處理:檢測位置取得處理，根據(jù)一定速度的速度指令值而使上述移動體移動，利用上述電磁感應(yīng)式位置檢測器檢測上述移動體的位置而取得檢測位置；一定速度判斷處理，基于上述檢測位置及上述二次側(cè)線圈的線圈間距，或者基于上述檢測位置、上述一定速度及上述移動體的移動時間，或者基于上述二次側(cè)線圈的線圈間距、上述一定速度及上述移動體的移動時間，判斷上述移動體在預(yù)定移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度進(jìn)行了移動這一情況；及校正數(shù)據(jù)取得處理，將上述移動區(qū)間內(nèi)的任一線圈間距的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為基準(zhǔn)檢測位置，向上述基準(zhǔn)檢測位置加上從取得上述基準(zhǔn)檢測位置起的經(jīng)過時間與上述一定速度的相乘值，由此求出近似理想位置，基于該近似理想位置和檢測位置來取得校正數(shù)據(jù)。
[0029]另外，第2發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述一定速度判斷處理中，將上述移動區(qū)間設(shè)為相當(dāng)于上述線圈間距P的η倍的區(qū)間，η為自然數(shù)，將上述移動體以上述一定速度S在上述移動區(qū)間內(nèi)移動所需的移動時間設(shè)為T i，將上述移動區(qū)間的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為Xatl)，將上述移動區(qū)間的末端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為X(^T1)，將閾值設(shè)為土L，則在滿足n*p-L彡X(VT1)-Xa0)彡n*p+L的條件時，判斷為上述移動體在上述移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度S進(jìn)行了移動。
[0030]另外，第3發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述一定速度判斷處理中，將上述移動區(qū)間設(shè)為相當(dāng)于上述線圈間距P的η倍的區(qū)間，η為自然數(shù)，將上述移動體以上述一定速度S在上述移動區(qū)間內(nèi)移動所需的移動時間設(shè)為T i，將上述移動區(qū)間的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為Xatl)，將上述移動區(qū)間的末端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為X(VT1)，將閾值設(shè)為土L，則在滿足S*TrL彡X(VT1)-Xa0)彡S*I\+L的條件時，判斷為上述移動體在上述移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度S進(jìn)行了移動。
[0031]另外，第4發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述一定速度判斷處理中，將上述移動區(qū)間設(shè)為相當(dāng)于上述線圈間距P的η倍的區(qū)間，η為自然數(shù)，將判斷為上述移動體在上述移動區(qū)間內(nèi)移動所需要的移動時間設(shè)為T2，將閾值設(shè)為土L，則在滿足n*p-L彡S*T2> n*p+L的條件時，判斷為上述移動體在上述移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度S進(jìn)行了移動。
[0032]另外，第5發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I?第4發(fā)明中的任一電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述校正數(shù)據(jù)取得處理中，將取得了上述移動區(qū)間內(nèi)的任一線圈間距P的始端位置所對應(yīng)的檢測位置時的時間設(shè)為h，將取得了上述移動區(qū)間內(nèi)的另任一線圈間距P的末端位置所對應(yīng)的檢測位置時的時間設(shè)為h+T，將上述移動區(qū)間內(nèi)的任一線圈間距P的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為基準(zhǔn)檢測位置Xatl),將取得上述基準(zhǔn)檢測位置XUtl)之后的經(jīng)過時間t(m)設(shè)為t(m) = O?T，m為索引編號，將At固定而建立索引編號m與t(m)的對應(yīng)關(guān)系，或者將Δχ固定而建立索引編號m與X(tQ+t(m))的對應(yīng)關(guān)系，通過E (m) = X(t0) +S*t (m) -X(t0+t (m))的式子算出與索引編號m對應(yīng)的校正數(shù)據(jù)E(m)。
[0033]另外，第6發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I?第5發(fā)明中的任一電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，將上述移動區(qū)間設(shè)為多個，在這多個移動區(qū)間取得校正數(shù)據(jù)，將這多個校正數(shù)據(jù)的平均值設(shè)為最終的校正數(shù)據(jù)。
[0034]另外，第7發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法以第I?第6發(fā)明中的任一電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，對上述校正數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，將上數(shù)j個量的光譜大的分量F(i)存儲于存儲器，其中i = O?j-1，從上述存儲器讀出分量F(i)，進(jìn)行傅里葉逆變換而求出校正數(shù)據(jù)。
[0035]發(fā)明效果
[0036]根據(jù)第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法，上述電磁感應(yīng)式位置檢測器具有一次側(cè)部件和二次側(cè)部件，上述一次側(cè)部件具備一次側(cè)線圈，上述二次側(cè)部件具備二次側(cè)線圈，上述一次側(cè)部件或上述二次側(cè)部件安裝于移動體而與上述移動體一起移動，上述一次側(cè)線圈與上述二次側(cè)線圈以相互平行且相向的方式配置，上述電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法的特征在于，進(jìn)行以下處理:檢測位置取得處理，根據(jù)一定速度的速度指令值而使上述移動體移動，利用上述電磁感應(yīng)式位置檢測器檢測上述移動體的位置而取得檢測位置；一定速度判斷處理，基于上述檢測位置及上述二次側(cè)線圈的線圈間距，或者基于上述檢測位置、上述一定速度及上述移動體的移動時間，或者基于上述二次側(cè)線圈的線圈間距、上述一定速度及上述移動體的移動時間，判斷上述移動體在預(yù)定移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度進(jìn)行了移動這一情況；及校正數(shù)據(jù)取得處理，將上述移動區(qū)間內(nèi)的任一線圈間距的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為基準(zhǔn)檢測位置，向上述基準(zhǔn)檢測位置加上從取得上述基準(zhǔn)檢測位置起的經(jīng)過時間與上述一定速度的相乘值，由此求出近似理想位置，基于該近似理想位置和檢測位置來取得校正數(shù)據(jù)，因此，不需要與電磁感應(yīng)式位置檢測器不同的高精度位置檢測器，能夠通過電磁感應(yīng)式位置檢測器自身取得校正數(shù)據(jù)而進(jìn)行檢測位置的校正。
[0037]根據(jù)第2發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法，以第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述一定速度判斷處理中，將上述移動區(qū)間設(shè)為相當(dāng)于上述線圈間距P的η倍的區(qū)間，η為自然數(shù)，將上述移動體以上述一定速度S在上述移動區(qū)間內(nèi)移動所需的移動時間設(shè)為T i，將上述移動區(qū)間的始端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為Xatl)，將上述移動區(qū)間的末端位置所對應(yīng)的檢測位置設(shè)為X(^T1)，將閾值設(shè)為土L，則在滿足n*p-L彡X(VT1)-Xa0)彡n*p+L的條件時，判斷為上述移動體在上述移動區(qū)間內(nèi)以上述一定速度S進(jìn)行了移動，因此，通過電磁感應(yīng)式位置檢測器自身能夠容易且可靠地進(jìn)行移動體的一定速度的判斷。
[0038]根據(jù)第3發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法，以第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測器的檢測位置校正方法為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述一定速度判斷處理中，將上述移動