JP2005291929A - 電磁誘導式エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動信号であるＬＣ共振波形の周波数の変化による検出位置精度の劣化を防止する。
【解決手段】ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値Ｐをサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、温度変化による振幅ピーク位置の変化又は振幅ピーク値の振幅の変化に対応させて、前記サンプルホールドまでの遅延時間Ｄ又はサンプルホールド値の増幅率Ａを変える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダに係り、特に、温度変化に拘わらず高精度の位置検出を行なうことが可能な、電磁誘導式エンコーダに関する。

図１に例示する如く、メインスケール１２の長手方向に多数配置したコイル１４と、インデックススケール１６に配置した送信コイル１８及び受信コイル１９でなるエンコーダパターン１０の電磁誘導により、メインスケール１２とインデックススケール１６の相対位置変化を検出するようにした電磁誘導式エンコーダが知られている（特許文献１、２参照）。図において、２０は駆動回路、３０は受信回路である。

このような従来の電磁誘導式エンコーダは、基本的には、単発のパルス信号が駆動回路に入力されて生成されたＬＣ共振波形を駆動信号としている。実際の位置検出には、図２に実線Ａで示す如く、この駆動信号に基づいて誘導された検出信号（減衰ＬＣＲ共振波形）の振幅ピーク値Ｐをサンプルホールドするように遅延回路を組み込んである。このＬＣ共振波形の発信周波数ｆは、次式で表わされる。

ｆ＝１／｛２π√（ＬＣ）｝ …（１）

特開２０００−１８０２０９号公報 特開２００２−２１３９０６号公報

前記ＬＣ共振波形を発生させるためのＬ及びＣは、汎用の構成部品を使用しており、共に温度特性を持っている。従って、（１）式からも分かるように、駆動信号の周波数ｆは、温度により容量Ｃが変動すると変化してしまう。しかしながら従来は、この駆動信号を、そのＯＮ信号がオン（図では立下り）になってから一定の遅延時間Ｄでサンプリングをしていたため、振幅ピーク値の位置がＰからＰ’へずれた場合に、図２に破線Ｂで示す如く、サンプリングする電圧が低下し、最終的にエンコーダ受信位置精度が悪化するという問題点を有していた。

このような問題点を解決するべく、デジタルノギスのように、間欠的に動作する測定器では、遅延時間Ｄを掃引することにより、ピーク電圧を検出することが可能であるが、工作機械組込用リニアエンコーダのような、高速動作が必要な測定機には適用できない。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、温度変化によるＬＣ共振波形周波数の変化に拘わらず、高い精度で位置を高速検出可能とすることを課題とする。

本発明は、ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、温度変化による振幅ピーク位置の変化に対応させて、温度に応じて前記サンプルホールドまでの遅延時間を変えるようにして、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、前記サンプルホールドまでの振幅ピーク値の振幅の変化に対応させて、温度に応じてサンプルホールド値の増幅率を変えるようにして、前記課題を解決したものである。

又、前記温度を、スケールの熱膨張補正や動作温度監視用の温度センサにより検出するようにしたものである。

本発明によれば、温度変化によるＬＣ共振波形周波数の変化に拘わらず、サンプルホールド値、又は、増幅後のサンプルホールド値を一定に維持することができる。従って、高速測定が必要で温度が変化する場合においても、エンコーダの受信位置精度を高精度で維持することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態は、図３に示す如く、図１に例示したようなメインスケール１２のコイル１４及びインデックススケール１６の送受信コイル１８、１９を含むエンコーダパターン１０と、該エンコーダパターン１０のインデックススケール１６の送信コイル１８をＬＣＲ共振によって駆動するための駆動回路２０と、前記エンコーダパターン１０のインデックススケール１６の受信コイル１９の出力をサンプルホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路３２と、該サンプルホールド回路３２の出力を増幅するアンプ３４と、該アンプ３４の出力をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３６と、該Ａ／Ｄ変換器３６の出力に基づいて、メインスケール１２とインデックススケール１６の相対位置をデジタル演算すると共に、前記駆動回路２０の駆動信号の立下りからサンプルホールド回路３２でサンプリングするまでの遅延時間Ｄ後に前記サンプルホールド回路３２を作動させるプロセッサ４０とを備えた電磁誘導式エンコーダにおいて、例えばスケールの熱膨張補正や動作温度監視用（例えばリニアモータによる発熱警告用）に設けられている温度センサ５０の出力に応じて、前記プロセッサ４０で、遅延時間Ｄを、図４に示す如く変化させるようにしたものである。

本実施形態によれば、図５に例示する如く、温度変化に応じて遅延時間Ｄが、例えばＤ’へ変化されるので、温度変化に拘らず、常に最大振幅ピーク値をサンプリングすることができ、エンコーダ受信位置の精度劣化を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図３に示した第１実施形態と同様の構成において、図６に示す如く、サンプルホールド用の遅延時間Ｄは一定とし、アンプ３４の増幅率Ａを、温度センサ５０の出力により、図７に示す如く変化させるようにしたものである。

本実施形態によれば、図８に一点鎖線Ｃで示す如く、温度変化に応じて、増幅率Ａが、例えばＡ’に変化されるので、温度変化に拘わらず、増幅後のサンプルホールド値を一定に維持することができ、エンコーダ受信位置の精度劣化を防止することができる。

前記実施形態においては、いずれも、スケールに熱膨張補正や動作温度監視用に既に設けられている温度センサ５０の出力を利用しているので、構成が簡略である。なお、本発明による補正のための温度センサを別途設けることも可能である。

電磁誘導式エンコーダのパターンの一例を示す平面図 従来の問題点を説明するための、受信信号の波形の一例を示すタイムチャート 本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図 同じく温度と遅延時間の関係の例を示す線図 同じく受信信号の一例を示すタイムチャート 本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図 同じく温度と増幅率の関係の例を示す線図 同じく受信信号の一例を示すタイムチャート

符号の説明

１０…エンコーダパターン
２０…駆動回路
３２…サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路
Ｄ、Ｄ’…遅延時間
３４…アンプ
Ａ、Ａ’…増幅率
３６…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
４０…プロセッサ
５０…温度センサ

Claims (3)

1. ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、
   温度変化による振幅ピーク位置の変化に対応させて、温度に応じて前記サンプルホールドまでの遅延時間を変えることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
2. ＬＣ共振波形を駆動信号とし、該駆動信号に基づいて誘導された検出信号の振幅ピーク値をサンプルホールドして位置を検出するようにされた電磁誘導式エンコーダにおいて、
   前記サンプルホールドまでの振幅ピーク値の振幅の変化に対応させて、温度に応じてサンプルホールド値の増幅率を変えることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
3. 前記温度を、スケールの熱膨張補正や動作温度監視用の温度センサにより検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁誘導式エンコーダ。

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