電磁感應式位置檢測器以及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過電磁感應對檢測對象的位置進行檢測的電磁感應式位置檢測器以及檢測方法。
【背景技術】
[0002]作為電磁感應式位置檢測器的感應式傳感器方式的標尺(Scale)適用于機床、汽車、機器人等各種機械的位置檢測部。在感應式傳感器方式的標尺中，存在直線型的直線標尺(linear scale)與旋轉型的旋轉標尺(rotary scale)，直線標尺例如設置于機床的直線移動軸等直線性的移動部，檢測該移動部的直線性的移動位置，旋轉標尺例如設置于機床的旋轉軸等旋轉部，檢測該旋轉部的旋轉位置(旋轉角度)。
[0003]直線標尺與旋轉標尺都通過平行地相對配置的線圈圖案的電磁感應來檢測位置。參照圖4，說明該檢測原理。此外，圖4是說明直線標尺的原理的圖，圖4(a)是并列地示出直線標尺的游標與標尺的圖，圖4(b)是示出游標與標尺的電磁耦合度的圖。此外，在圖4(a)、(b)中示出直線標尺的原理圖，但旋轉標尺的原理也與此相同，旋轉標尺的定子與轉子分別對應于直線標尺的游標與標尺。
[0004]如圖4(a)所示，直線標尺的檢測部具有成為一次側板部件的游標41和成為二次側板部件的標尺42。在直線標尺中，游標41具有成為第I一次側線圈的第I游標線圈43和成為第2—次側線圈的第2游標線圈44。另外，標尺42具有成為二次側線圈的標尺線圈45。這些線圈43、44、45分別形成為鋸齒狀地折返并且整體形成為直線狀。
[0005]游標41 (第I游標線圈43以及第2游標線圈44)和標尺42(標尺線圈45)以在它們之間保持了預定的間隙g的狀態(tài)平行地相對配置。另外，如圖4(a)所示，以標尺線圈45的I間距為基準，第I游標線圈43與第I游標線圈44的位置錯開1/4間距(相位錯開90度)。
[0006]在該直線標尺中，當在第I游標線圈43與第2游標線圈44中流過勵磁電流(交流電流)時，通過游標41的移動，如圖4(b)所示，第I游標線圈43和第2游標線圈44與標尺線圈45的電磁耦合度對應于第I游標線圈43和第2游標線圈44與標尺線圈45的相對位置關系的變化而周期性地變化。因此，在標尺線圈45中產生周期性地變化的激發(fā)電壓。
[0007]作為檢測位置的I個例子，當使如下述式(I)所示的第I勵磁電流Ia在第I游標線圈43中流過，使如下述式(2)所示的第2勵磁電流Ib在第2游標線圈44流過時，通過第I游標線圈43和第2游標線圈44與標尺線圈45之間的電磁感應，在標尺線圈45中產生如下述式(3)所示的激發(fā)電壓V。并且，對下述式(3)進行采樣而得到的峰值振幅Vp能夠如下述式(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]在這里，“I”是勵磁電流的大小，“k”是2Vp，該“P”是標尺線圈45的I間距的長度(在旋轉標尺的情況下是角度)，“ω”是勵磁電流(交流電流)的角頻率，“t”是時刻，“α”是勵磁位置。另外，“K(g)”是依賴于第I游標線圈43和第2游標線圈44與標尺線圈45之間的間隙g等的耦合的強度的耦合系數(shù)，“X”是標尺的位置位移(移動位置)。
[0013]在上述式(4)中，以使勵磁位置α跟隨位置位移X而使得Vp = O的方式進行控制，從而作為檢測位置而求出α = Χ。
[0014]現(xiàn)有技術文獻
[0015]專利文獻
[0016]專利文獻1:日本特許第3806358號公報

【發(fā)明內容】

[0017]發(fā)明所要解決的課題
[0018]旋轉標尺構成為具有對應于直線標尺的游標的定子和對應于直線標尺的標尺的轉子。如圖5所示，在成為旋轉標尺的可動部的轉子51配置有設置標尺線圈的標尺圖案區(qū)域52和設置旋轉變壓器的旋轉變壓器區(qū)域53。該旋轉變壓器是為了將在轉子51的標尺線圈中產生的上述激發(fā)電壓V以無接觸的方式傳遞到定子側而所需的部件。這樣，需要設置旋轉變壓器的空間，因此在小徑(小型)的旋轉標尺中，難以確保設置旋轉變壓器的空間。即使有空間，當標尺線圈與旋轉變壓器很近時(需要離開Icm以上)，也會產生干擾誤差。
[0019]本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供一種能夠小型化且不產生干擾誤差的電磁感應式位置檢測器以及檢測方法。
[0020]用于解決課題的技術方案
[0021]解決上述課題的第一發(fā)明的電磁感應式位置檢測器，
[0022]利用電磁感應來檢測位置，其特征在于，
[0023]具有:一次側板部件，具有由間距相互不同的梳形電極的平面線圈圖案構成的一次側主圖案和一次側子圖案(并列配置)；
[0024]二次側板部件，具有由間距相互不同的梳形電極的平面線圈圖案構成的二次側主圖案和二次側子圖案(并列配置)，并且將所述二次側主圖案與所述二次側子圖案的相鄰的所述梳形電極彼此分別連接，使所述二次側主圖案與所述二次側子圖案形成一條環(huán)路；以及
[0025]控制部，控制所述一次側主圖案與所述一次側子圖案的切換，對所述一次側主圖案或者所述一次側子圖案中的某一方供給勵磁電流，并且檢測從另一方流到所述二次側主圖案或者所述二次側子圖案的激發(fā)電壓，
[0026]以使所述一次側主圖案及所述一次側子圖案與所述二次側主圖案及所述二次側子圖案分別相對的方式，將所述一次側板部件與二次側板部件相對配置，
[0027]所述控制部在對所述一次側主圖案供給所述勵磁電流時，利用所述一次側子圖案經由所述二次側子圖案來檢測通過所述一次側主圖案的所述勵磁電流激發(fā)的所述二次側主圖案的激發(fā)電壓，
[0028]所述控制部在對所述一次側子圖案供給所述勵磁電流時，利用所述一次側主圖案經由所述二次側主圖案來檢測通過所述一次側子圖案的所述勵磁電流激發(fā)的所述二次側子圖案的激發(fā)電壓。
[0029]解決上述課題的第二發(fā)明的電磁感應式位置檢測器，
[0030]在上述第一發(fā)明所述的電磁感應式位置檢測器中，其特征在于，
[0031 ]所述控制部具備:
[0032]驅動電路，對所述一次側主圖案或者所述一次側子圖案供給勵磁電流；
[0033]拾取電路，利用所述一次側主圖案或者所述一次側子圖案，檢測流到所述二次側主圖案或者所述二次側子圖案的激發(fā)電壓；以及
[0034]開關部，將所述驅動電路切換到所述一次側主圖案或者所述一次側子圖案中的某一方，并且將所述拾取電路切換到所述一次側主圖案或者所述一次側子圖案中的另一方，
[0035]所述控制部在對所述一次側主圖案供給所述勵磁電流時，通過所述開關部將所述驅動電路切換到所述一次側主圖案，并且將所述拾取電路切換到所述一次側子圖案，利用所述一次側子圖案經由所述二次側子圖案來檢測通過所述勵磁電流激發(fā)的所述二次側主圖案的激發(fā)電壓，
[0036]所述控制部在對所述一次側子圖案供給所述勵磁電流時，通過所述開關部將所述驅動電路切換到所述一次側子圖案，并且將所述拾取電路切換到所述一次側主圖案，利用所述一次側主圖案經由所述二次側主圖案來檢測通過所述勵磁電流激發(fā)的所述二次側子圖案的激發(fā)電壓。
[0037]解決上述課題的第三發(fā)明的電磁感應式位置檢測器，
[0038]在上述第一或第二發(fā)明所述的電磁感應式位置檢測器中，其特征在于，
[0039]在采用具有轉子和定子的旋轉型的電磁感應式位置檢測器的情況下，
[0040]將所述一次側板部件作為所述定子，以整體形成為圓環(huán)狀的方式分別形成所述一次側主圖案和所述一次側子圖案，
[0041 ]將所述二次側板部件作為所述轉子，以整體形成為圓環(huán)狀的方式形成所述二次側主圖案和所述二次側子圖案。
[0042]解決上述課題的第四發(fā)明涉及的電磁感應式位置檢測器，
[0043]在上述第一或第二