電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器的檢測(cè)位置補(bǔ)正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種作為直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器的檢測(cè)位置補(bǔ)正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器的感應(yīng)同步器方式的標(biāo)尺應(yīng)用于機(jī)床、汽車、機(jī)器人等各種機(jī)械中的位置檢測(cè)。感應(yīng)同步器方式的標(biāo)尺有直線式標(biāo)尺和旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺。
[0003]直線式標(biāo)尺設(shè)置于如機(jī)床的XY平臺(tái)等進(jìn)行直線移動(dòng)的移動(dòng)體中，檢測(cè)該移動(dòng)體的直線位置(移動(dòng)距離)。
[0004]旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺設(shè)置于如機(jī)床的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)體(旋轉(zhuǎn)體)中，檢測(cè)該移動(dòng)體(旋轉(zhuǎn)體)的旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度)。
[0005]直線式標(biāo)尺與旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的檢測(cè)原理相同，通過(guò)以彼此平行相對(duì)的方式配置的線圈圖案的電磁感應(yīng)來(lái)檢測(cè)位置。基于圖8說(shuō)明該檢測(cè)原理。
[0006]電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)具有檢測(cè)部、及位置檢測(cè)控制器。
[0007]如圖8(a)及圖8(b)所示，電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)的檢測(cè)部10具有一次側(cè)部件(滑塊或定子)1、及二次側(cè)部件(標(biāo)尺或轉(zhuǎn)子)2。另外，雖然在圖8(a)及圖8(b)中，為了便于說(shuō)明而直線性圖示出一次側(cè)部件1、及二次側(cè)部件2，但在旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的情況下，實(shí)際上作為一次側(cè)部件I的定子與作為二次側(cè)部件的轉(zhuǎn)子均為圓形。
[0008]一次側(cè)部件(滑塊或定子)I具有第I 一次側(cè)線圈(在滑塊中為第I滑塊線圈，在定子中為第I定子線圈)3、及第2 —次側(cè)線圈(在滑塊中為第2滑塊線圈，在定子中為第2定子線圈)4。
[0009]二次側(cè)部件(標(biāo)尺或轉(zhuǎn)子)2具有二次側(cè)線圈(在標(biāo)尺中為標(biāo)尺線圈，在轉(zhuǎn)子中為轉(zhuǎn)子線圈)5。
[0010]線圈3、4、5為多個(gè)3字形的區(qū)段連結(jié)而折回成Z字形的形狀(梳形圖案)，且在第I及第2滑塊線圈或標(biāo)尺線圈的情況下，整體為直線狀，在第I及第2定子線圈的情況下，整體為圓弧狀，在轉(zhuǎn)子線圈的情況下，整體為圓環(huán)狀。
[0011]直線式標(biāo)尺的情況下，滑塊安裝于如機(jī)床的XY平臺(tái)等進(jìn)行直線移動(dòng)的移動(dòng)體中，并與該移動(dòng)體一起進(jìn)行直線移動(dòng)，另一方面，標(biāo)尺固定于機(jī)床等中的固定部。旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的情況下，轉(zhuǎn)子安裝于如機(jī)床的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)體(旋轉(zhuǎn)體)中，并與該移動(dòng)體(旋轉(zhuǎn)體)一起旋轉(zhuǎn)，另一方面，定子固定于機(jī)床等中的固定部。
[0012]如圖8(a)所示，一次側(cè)部件(滑塊或定子)I與二次側(cè)部件(標(biāo)尺或轉(zhuǎn)子)2以第I及第2 —次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4與二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5在保持規(guī)定間隙g的狀態(tài)下彼此平行相對(duì)的方式配置。并且，如圖8 (a)及圖8(b)所示，第I 一次側(cè)線圈(第I滑塊線圈或第I定子線圈)3與第2—次側(cè)線圈(第2滑塊線圈或第2定子線圈)4錯(cuò)開1/4間距。
[0013]這種結(jié)構(gòu)的電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)中，若激磁電流(交流電流)流經(jīng)第I 一次側(cè)線圈(第I滑塊線圈或第I定子線圈)3與第2 —次側(cè)線圈(第2滑塊線圈或第2定子線圈)4，則隨著一次側(cè)部件I (滑塊的情況)或二次側(cè)部件2 (轉(zhuǎn)子的情況)與移動(dòng)體一起移動(dòng)(滑塊為直線移動(dòng)，轉(zhuǎn)子為旋轉(zhuǎn))，根據(jù)第I及第2 —次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4與二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5的相對(duì)位置關(guān)系的變化，如圖8 (c)所示，第I及第2 —次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4與二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5的電磁藕合度周期性變化。因此，在二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5中產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電壓。
[0014]具體而言，電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)的位置檢測(cè)控制器中，在第I 一次側(cè)線圈(第I滑塊線圈或第I定子線圈)3中流動(dòng)如下述(I)式的第I激磁電流Ia，在第2—次側(cè)線圈(第2滑塊線圈或第2定子線圈)4中流動(dòng)如下述(2)式的第2激磁電流Ib。
[0015]Ia =-1cos (k a ) sin (ω t)(I)
[0016]Ib = Isin (k α ) sin (ω t)(2)
[0017]其中，1:激磁電流的大小
[0018]k:2 JT /p
[0019]P:線圈間距
[0020]ω:激磁電流(交流電流)的角頻率
[0021]t:時(shí)間
[0022]α:激振位置
[0023]另外，線圈間距P在直線式標(biāo)尺中為長(zhǎng)度(mm)，在旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺中為角度(度)。
[0024]第I激磁電流Ia與第2激磁電流Ib流動(dòng)的結(jié)果，通過(guò)第I及第2 —次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4與二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5之間的電磁感應(yīng)作用，在二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5中產(chǎn)生如下述(3)式的感應(yīng)電壓V。
[0025]V = KIsin (k (X-a )) sin (ω t) (3)
[0026]其中，K:依存于間隙g與激磁電流的角頻率ω的傳遞系數(shù)
[0027]X:檢測(cè)位置(移動(dòng)體的移動(dòng)位置)
[0028]因此，對(duì)(3)式的感應(yīng)電壓V采樣的峰值振幅Vp為下述⑷式。
[0029]Vp = KIsin(k(X-a )) (4)
[0030]因此，位置檢測(cè)控制器從二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)5的感應(yīng)電壓V采樣峰值振幅Vp，計(jì)算該峰值振幅Vp成為O的激振位置a ( S卩，X = α的激振位置a )的值，將該激振位置α作為移動(dòng)體的檢測(cè)位置X輸出，且基于該激振位置α，調(diào)整第I激磁電流Ia及第2激磁電流lb。S卩，通過(guò)以X= α的方式使激振位置α追隨移動(dòng)體的位置X，控制成感應(yīng)電壓Vp = 0，從而檢測(cè)并輸出移動(dòng)體的位置X。
[0031]并且，作為這種電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)，雖然省略詳細(xì)說(shuō)明，但已知有能夠作為檢測(cè)位置X檢測(cè)絕對(duì)位置的位置檢測(cè)器。
[0032]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0033]專利文獻(xiàn)
[0034]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2007-064771號(hào)公報(bào)。
[0035]發(fā)明的概要
[0036]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0037]然而，因事實(shí)上電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)存在制造誤差或安裝誤差，所以上述(4)式不成立，檢測(cè)位置X存在誤差。一般作為檢測(cè)位置X中所包含的誤差而顯著表現(xiàn)的為線圈間距周期的誤差(根據(jù)線圈間距P的周期而周期性變動(dòng)的誤差)，將此稱為內(nèi)插誤差。
[0038]例如，若將線圈間距P設(shè)為2mm(直線式標(biāo)尺的情況)或2度(旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的情況)，則產(chǎn)生以2mm或2度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差。
[0039]并且，為了避免該以2mm或2度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差變得過(guò)大，有時(shí)將第I及第I 一次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4的線圈間距不設(shè)為2_或2度，而設(shè)為比2mm或2度稍微小的值。例如，將第I及第I 一次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4的I個(gè)區(qū)段的尺寸s設(shè)為2/3mm(直線式標(biāo)尺的情況)或15/16度(旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的情況)。
[0040]此時(shí)，不僅產(chǎn)生以2mm或2度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差，還因二次側(cè)線圈(標(biāo)尺線圈或轉(zhuǎn)子線圈)的線圈間距P為2mm或2度而產(chǎn)生以其1/N(N為正整數(shù))的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差(例如，以其1/2即Imm或I度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差、以其1/4即0.5mm或0.5度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差等)。
[0041 ] 并且，還因第I及第I 一次側(cè)線圈(第I及第2滑塊線圈或第I及第2定子線圈)3、4的區(qū)段尺寸s為2/3mm或15/16度而產(chǎn)生以2/3mm或15/16度的周期變動(dòng)的內(nèi)插誤差。
[0042]并且，還因第I 一次側(cè)線圈(第I滑塊線圈或第I定子線圈)3與第2 —次側(cè)線圈(第2滑塊線圈或第2定子線圈)4的間隔d而產(chǎn)生以線圈間隔d的周期或其1/N的周期變動(dòng)的誤差。
[0043]例如，若將線圈間隔d設(shè)為1.5mm(直線式標(biāo)尺的情況)或7.5度(旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺的情況)，則還產(chǎn)生以1.5mm或7.5度的周期變動(dòng)的誤差、或以其1/2，即0.75mm或3.75度的周期變動(dòng)的誤差等。
[0044]安裝電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)而產(chǎn)生的誤差，即使為同一電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器，根據(jù)其安裝狀態(tài)各不相同。
[0045]相對(duì)于此，以如上所述的0.5mm或0.5度、2/3mm或15/16度、Imm或I度、2mm或2度、0.75mm或3.75度、1.5mm或7.5度等以固有周期變動(dòng)的誤差為電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器(直線式標(biāo)尺或旋轉(zhuǎn)式標(biāo)尺)的固有誤差(固有周期誤差)，與安裝狀態(tài)等無(wú)關(guān)。
[0046]因此，若能夠補(bǔ)正該固有周期誤差，則能夠提高電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器自身的位置檢測(cè)精確度。
[0047]因此，本發(fā)明為鑒于上述情況而完成，其課題在于提供一種能夠補(bǔ)正電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器固有誤差并提高該電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器自身的位置檢測(cè)精確度的電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器的檢測(cè)位置補(bǔ)正方法。
[0048]用于解決技術(shù)課題的手段
[0049]解決上述課題的第I發(fā)明的電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器的檢測(cè)位置補(bǔ)正方法的特征在于具有:
[0050]第I步驟，將檢測(cè)絕對(duì)位置的電磁感應(yīng)式位置檢測(cè)器、及具有比該電