电磁感应式位置检测器的检测位置补正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种作为直线式标尺或旋转式标尺的电磁感应式位置检测器的检测位置补正方法。
【背景技术】
[0002]作为电磁感应式位置检测器的感应同步器方式的标尺应用于机床、汽车、机器人等各种机械中的位置检测。感应同步器方式的标尺有直线式标尺和旋转式标尺。
[0003]直线式标尺设置于如机床的XY平台等进行直线移动的移动体中，检测该移动体的直线位置(移动距离)。
[0004]旋转式标尺设置于如机床的旋转平台等进行旋转的移动体(旋转体)中，检测该移动体(旋转体)的旋转位置(旋转角度)。
[0005]直线式标尺与旋转式标尺的检测原理相同，通过以彼此平行相对的方式配置的线圈图案的电磁感应来检测位置。基于图8说明该检测原理。
[0006]电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)具有检测部、及位置检测控制器。
[0007]如图8(a)及图8(b)所示，电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)的检测部10具有一次侧部件(滑块或定子)1、及二次侧部件(标尺或转子)2。另外，虽然在图8(a)及图8(b)中，为了便于说明而直线性图示出一次侧部件1、及二次侧部件2，但在旋转式标尺的情况下，实际上作为一次侧部件I的定子与作为二次侧部件的转子均为圆形。
[0008]一次侧部件(滑块或定子)I具有第I 一次侧线圈(在滑块中为第I滑块线圈，在定子中为第I定子线圈)3、及第2 —次侧线圈(在滑块中为第2滑块线圈，在定子中为第2定子线圈)4。
[0009]二次侧部件(标尺或转子)2具有二次侧线圈(在标尺中为标尺线圈，在转子中为转子线圈)5。
[0010]线圈3、4、5为多个3字形的区段连结而折回成Z字形的形状(梳形图案)，且在第I及第2滑块线圈或标尺线圈的情况下，整体为直线状，在第I及第2定子线圈的情况下，整体为圆弧状，在转子线圈的情况下，整体为圆环状。
[0011]直线式标尺的情况下，滑块安装于如机床的XY平台等进行直线移动的移动体中，并与该移动体一起进行直线移动，另一方面，标尺固定于机床等中的固定部。旋转式标尺的情况下，转子安装于如机床的旋转平台等进行旋转的移动体(旋转体)中，并与该移动体(旋转体)一起旋转，另一方面，定子固定于机床等中的固定部。
[0012]如图8(a)所示，一次侧部件(滑块或定子)I与二次侧部件(标尺或转子)2以第I及第2 —次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4与二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5在保持规定间隙g的状态下彼此平行相对的方式配置。并且，如图8 (a)及图8(b)所示，第I 一次侧线圈(第I滑块线圈或第I定子线圈)3与第2—次侧线圈(第2滑块线圈或第2定子线圈)4错开1/4间距。
[0013]这种结构的电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)中，若激磁电流(交流电流)流经第I 一次侧线圈(第I滑块线圈或第I定子线圈)3与第2 —次侧线圈(第2滑块线圈或第2定子线圈)4，则随着一次侧部件I (滑块的情况)或二次侧部件2 (转子的情况)与移动体一起移动(滑块为直线移动，转子为旋转)，根据第I及第2 —次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4与二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5的相对位置关系的变化，如图8 (c)所示，第I及第2 —次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4与二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5的电磁藕合度周期性变化。因此，在二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5中产生周期性变化的感应电压。
[0014]具体而言，电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)的位置检测控制器中，在第I 一次侧线圈(第I滑块线圈或第I定子线圈)3中流动如下述(I)式的第I激磁电流Ia，在第2—次侧线圈(第2滑块线圈或第2定子线圈)4中流动如下述(2)式的第2激磁电流Ib。
[0015]Ia =-1cos (k a ) sin (ω t)(I)
[0016]Ib = Isin (k α ) sin (ω t)(2)
[0017]其中，1:激磁电流的大小
[0018]k:2 JT /p
[0019]P:线圈间距
[0020]ω:激磁电流(交流电流)的角频率
[0021]t:时间
[0022]α:激振位置
[0023]另外，线圈间距P在直线式标尺中为长度(mm)，在旋转式标尺中为角度(度)。
[0024]第I激磁电流Ia与第2激磁电流Ib流动的结果，通过第I及第2 —次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4与二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5之间的电磁感应作用，在二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5中产生如下述(3)式的感应电压V。
[0025]V = KIsin (k (X-a )) sin (ω t) (3)
[0026]其中，K:依存于间隙g与激磁电流的角频率ω的传递系数
[0027]X:检测位置(移动体的移动位置)
[0028]因此，对(3)式的感应电压V采样的峰值振幅Vp为下述⑷式。
[0029]Vp = KIsin(k(X-a )) (4)
[0030]因此，位置检测控制器从二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)5的感应电压V采样峰值振幅Vp，计算该峰值振幅Vp成为O的激振位置a ( S卩，X = α的激振位置a )的值，将该激振位置α作为移动体的检测位置X输出，且基于该激振位置α，调整第I激磁电流Ia及第2激磁电流lb。S卩，通过以X= α的方式使激振位置α追随移动体的位置X，控制成感应电压Vp = 0，从而检测并输出移动体的位置X。
[0031]并且，作为这种电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)，虽然省略详细说明，但已知有能够作为检测位置X检测绝对位置的位置检测器。
[0032]以往技术文献
[0033]专利文献
[0034]专利文献1:日本专利公开2007-064771号公报。
[0035]发明的概要
[0036]发明要解决的技术课题
[0037]然而，因事实上电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)存在制造误差或安装误差，所以上述(4)式不成立，检测位置X存在误差。一般作为检测位置X中所包含的误差而显著表现的为线圈间距周期的误差(根据线圈间距P的周期而周期性变动的误差)，将此称为内插误差。
[0038]例如，若将线圈间距P设为2mm(直线式标尺的情况)或2度(旋转式标尺的情况)，则产生以2mm或2度的周期变动的内插误差。
[0039]并且，为了避免该以2mm或2度的周期变动的内插误差变得过大，有时将第I及第I 一次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4的线圈间距不设为2_或2度，而设为比2mm或2度稍微小的值。例如，将第I及第I 一次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4的I个区段的尺寸s设为2/3mm(直线式标尺的情况)或15/16度(旋转式标尺的情况)。
[0040]此时，不仅产生以2mm或2度的周期变动的内插误差，还因二次侧线圈(标尺线圈或转子线圈)的线圈间距P为2mm或2度而产生以其1/N(N为正整数)的周期变动的内插误差(例如，以其1/2即Imm或I度的周期变动的内插误差、以其1/4即0.5mm或0.5度的周期变动的内插误差等)。
[0041 ] 并且，还因第I及第I 一次侧线圈(第I及第2滑块线圈或第I及第2定子线圈)3、4的区段尺寸s为2/3mm或15/16度而产生以2/3mm或15/16度的周期变动的内插误差。
[0042]并且，还因第I 一次侧线圈(第I滑块线圈或第I定子线圈)3与第2 —次侧线圈(第2滑块线圈或第2定子线圈)4的间隔d而产生以线圈间隔d的周期或其1/N的周期变动的误差。
[0043]例如，若将线圈间隔d设为1.5mm(直线式标尺的情况)或7.5度(旋转式标尺的情况)，则还产生以1.5mm或7.5度的周期变动的误差、或以其1/2，即0.75mm或3.75度的周期变动的误差等。
[0044]安装电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)而产生的误差，即使为同一电磁感应式位置检测器，根据其安装状态各不相同。
[0045]相对于此，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度等以固有周期变动的误差为电磁感应式位置检测器(直线式标尺或旋转式标尺)的固有误差(固有周期误差)，与安装状态等无关。
[0046]因此，若能够补正该固有周期误差，则能够提高电磁感应式位置检测器自身的位置检测精确度。
[0047]因此，本发明为鉴于上述情况而完成，其课题在于提供一种能够补正电磁感应式位置检测器固有误差并提高该电磁感应式位置检测器自身的位置检测精确度的电磁感应式位置检测器的检测位置补正方法。
[0048]用于解决技术课题的手段
[0049]解决上述课题的第I发明的电磁感应式位置检测器的检测位置补正方法的特征在于具有:
[0050]第I步骤，将检测绝对位置的电磁感应式位置检测器、及具有比该电