电磁感应式位置检测器以及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过电磁感应对检测对象的位置进行检测的电磁感应式位置检测器以及检测方法。
【背景技术】
[0002]作为电磁感应式位置检测器的感应式传感器方式的标尺(Scale)适用于机床、汽车、机器人等各种机械的位置检测部。在感应式传感器方式的标尺中，存在直线型的直线标尺(linear scale)与旋转型的旋转标尺(rotary scale)，直线标尺例如设置于机床的直线移动轴等直线性的移动部，检测该移动部的直线性的移动位置，旋转标尺例如设置于机床的旋转轴等旋转部，检测该旋转部的旋转位置(旋转角度)。
[0003]直线标尺与旋转标尺都通过平行地相对配置的线圈图案的电磁感应来检测位置。参照图4，说明该检测原理。此外，图4是说明直线标尺的原理的图，图4(a)是并列地示出直线标尺的游标与标尺的图，图4(b)是示出游标与标尺的电磁耦合度的图。此外，在图4(a)、(b)中示出直线标尺的原理图，但旋转标尺的原理也与此相同，旋转标尺的定子与转子分别对应于直线标尺的游标与标尺。
[0004]如图4(a)所示，直线标尺的检测部具有成为一次侧板部件的游标41和成为二次侧板部件的标尺42。在直线标尺中，游标41具有成为第I一次侧线圈的第I游标线圈43和成为第2—次侧线圈的第2游标线圈44。另外，标尺42具有成为二次侧线圈的标尺线圈45。这些线圈43、44、45分别形成为锯齿状地折返并且整体形成为直线状。
[0005]游标41 (第I游标线圈43以及第2游标线圈44)和标尺42(标尺线圈45)以在它们之间保持了预定的间隙g的状态平行地相对配置。另外，如图4(a)所示，以标尺线圈45的I间距为基准，第I游标线圈43与第I游标线圈44的位置错开1/4间距(相位错开90度)。
[0006]在该直线标尺中，当在第I游标线圈43与第2游标线圈44中流过励磁电流(交流电流)时，通过游标41的移动，如图4(b)所示，第I游标线圈43和第2游标线圈44与标尺线圈45的电磁耦合度对应于第I游标线圈43和第2游标线圈44与标尺线圈45的相对位置关系的变化而周期性地变化。因此，在标尺线圈45中产生周期性地变化的激发电压。
[0007]作为检测位置的I个例子，当使如下述式(I)所示的第I励磁电流Ia在第I游标线圈43中流过，使如下述式(2)所示的第2励磁电流Ib在第2游标线圈44流过时，通过第I游标线圈43和第2游标线圈44与标尺线圈45之间的电磁感应，在标尺线圈45中产生如下述式(3)所示的激发电压V。并且，对下述式(3)进行采样而得到的峰值振幅Vp能够如下述式(4)所示地表不。
[0008]Ia = -1.cos(ka).sin( ω t)…⑴
[0009]Ib = I.sin(ka).sin( ω t)…⑵
[0010]V=K(g).I.sin(k(X-a)).sin( ω t)…⑶
[0011 ] Vp=K(g).I.sin(k(X-a)) ---(4)
[0012]在这里，“I”是励磁电流的大小，“k”是2Vp，该“P”是标尺线圈45的I间距的长度(在旋转标尺的情况下是角度)，“ω”是励磁电流(交流电流)的角频率，“t”是时刻，“α”是励磁位置。另外，“K(g)”是依赖于第I游标线圈43和第2游标线圈44与标尺线圈45之间的间隙g等的耦合的强度的耦合系数，“X”是标尺的位置位移(移动位置)。
[0013]在上述式(4)中，以使励磁位置α跟随位置位移X而使得Vp = O的方式进行控制，从而作为检测位置而求出α = Χ。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本特许第3806358号公報
【发明内容】
[0017]发明所要解决的课题
[0018]旋转标尺构成为具有对应于直线标尺的游标的定子和对应于直线标尺的标尺的转子。如图5所示，在成为旋转标尺的可动部的转子51配置有设置标尺线圈的标尺图案区域52和设置旋转变压器的旋转变压器区域53。该旋转变压器是为了将在转子51的标尺线圈中产生的上述激发电压V以无接触的方式传递到定子侧而所需的部件。这样，需要设置旋转变压器的空间，因此在小径(小型)的旋转标尺中，难以确保设置旋转变压器的空间。即使有空间，当标尺线圈与旋转变压器很近时(需要离开Icm以上)，也会产生干扰误差。
[0019]本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种能够小型化且不产生干扰误差的电磁感应式位置检测器以及检测方法。
[0020]用于解决课题的技术方案
[0021]解决上述课题的第一发明的电磁感应式位置检测器，
[0022]利用电磁感应来检测位置，其特征在于，
[0023]具有:一次侧板部件，具有由间距相互不同的梳形电极的平面线圈图案构成的一次侧主图案和一次侧子图案(并列配置)；
[0024]二次侧板部件，具有由间距相互不同的梳形电极的平面线圈图案构成的二次侧主图案和二次侧子图案(并列配置)，并且将所述二次侧主图案与所述二次侧子图案的相邻的所述梳形电极彼此分别连接，使所述二次侧主图案与所述二次侧子图案形成一条环路；以及
[0025]控制部，控制所述一次侧主图案与所述一次侧子图案的切换，对所述一次侧主图案或者所述一次侧子图案中的某一方供给励磁电流，并且检测从另一方流到所述二次侧主图案或者所述二次侧子图案的激发电压，
[0026]以使所述一次侧主图案及所述一次侧子图案与所述二次侧主图案及所述二次侧子图案分别相对的方式，将所述一次侧板部件与二次侧板部件相对配置，
[0027]所述控制部在对所述一次侧主图案供给所述励磁电流时，利用所述一次侧子图案经由所述二次侧子图案来检测通过所述一次侧主图案的所述励磁电流激发的所述二次侧主图案的激发电压，
[0028]所述控制部在对所述一次侧子图案供给所述励磁电流时，利用所述一次侧主图案经由所述二次侧主图案来检测通过所述一次侧子图案的所述励磁电流激发的所述二次侧子图案的激发电压。
[0029]解决上述课题的第二发明的电磁感应式位置检测器，
[0030]在上述第一发明所述的电磁感应式位置检测器中，其特征在于，
[0031 ]所述控制部具备:
[0032]驱动电路，对所述一次侧主图案或者所述一次侧子图案供给励磁电流；
[0033]拾取电路，利用所述一次侧主图案或者所述一次侧子图案，检测流到所述二次侧主图案或者所述二次侧子图案的激发电压；以及
[0034]开关部，将所述驱动电路切换到所述一次侧主图案或者所述一次侧子图案中的某一方，并且将所述拾取电路切换到所述一次侧主图案或者所述一次侧子图案中的另一方，
[0035]所述控制部在对所述一次侧主图案供给所述励磁电流时，通过所述开关部将所述驱动电路切换到所述一次侧主图案，并且将所述拾取电路切换到所述一次侧子图案，利用所述一次侧子图案经由所述二次侧子图案来检测通过所述励磁电流激发的所述二次侧主图案的激发电压，
[0036]所述控制部在对所述一次侧子图案供给所述励磁电流时，通过所述开关部将所述驱动电路切换到所述一次侧子图案，并且将所述拾取电路切换到所述一次侧主图案，利用所述一次侧主图案经由所述二次侧主图案来检测通过所述励磁电流激发的所述二次侧子图案的激发电压。
[0037]解决上述课题的第三发明的电磁感应式位置检测器，
[0038]在上述第一或第二发明所述的电磁感应式位置检测器中，其特征在于，
[0039]在采用具有转子和定子的旋转型的电磁感应式位置检测器的情况下，
[0040]将所述一次侧板部件作为所述定子，以整体形成为圆环状的方式分别形成所述一次侧主图案和所述一次侧子图案，
[0041 ]将所述二次侧板部件作为所述转子，以整体形成为圆环状的方式形成所述二次侧主图案和所述二次侧子图案。
[0042]解决上述课题的第四发明涉及的电磁感应式位置检测器，
[0043]在上述第一或第二