JP2014153294A - Detected position correction method of electromagnetic induction type position detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はリニア形スケール又はロータリ形スケールである電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法に関する。 The present invention relates to a detection position correcting method for an electromagnetic induction type position detector which is a linear scale or a rotary scale.
電磁誘導式位置検出器であるインダクトシン方式のスケールは、工作機械、自動車、ロボットなどの各種機械における位置検出に適用される。インダクトシン方式のスケールにはリニア形スケールとロータリ形スケールがある。
リニア形スケールは、工作機械のXYテーブルなどのように直線的に移動する移動体に設置されて、当該移動体の直線的な位置(移動距離)を検出するものである。
ロータリ形スケールは、工作機械の回転テーブルなどのように回転する移動体(回転体)に設置されて、当該移動体(回転体)の回転位置(回転角度)を検出するものである。
An inductive thin scale that is an electromagnetic induction type position detector is applied to position detection in various machines such as machine tools, automobiles, and robots. Induct thin type scales include linear scales and rotary scales.
The linear scale is installed on a moving body that moves linearly, such as an XY table of a machine tool, and detects a linear position (movement distance) of the moving body.
The rotary scale is installed on a rotating body (rotating body) such as a rotary table of a machine tool, and detects the rotational position (rotating angle) of the moving body (rotating body).
リニア形スケールとロータリ形スケールは同じ検出原理であり、互いに平行に向かい合わせになるように配置されたコイルパターンの電磁誘導により位置を検出するものである。この検出原理を図8に基づいて説明する。 The linear scale and the rotary scale are based on the same detection principle, and the position is detected by electromagnetic induction of coil patterns arranged so as to face each other in parallel. This detection principle will be described with reference to FIG.
電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)、検出部と位置検出コントローラとを有している。
図8(a)及び図8(b)に示すように、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)の検出部10は、一次側部材(スライダ又はステータ)1と、二次側部材(スケール又はロータ)2とを有している。なお、図8(a)及び図8(b)では、説明の便宜上、一次側部材1と二次側部材2を直線的に図示しているが、ロータリ形スケールの場合、実際には一次側部材1としてのステータと二次側部材としてのロータが何れも円形状である。
It has an electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale), a detection unit and a position detection controller.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
一次側部材(スライダ又はステータ)1は、第1の一次側コイル(スライダでは第1のスライダコイル、ステータでは第1のステータコイル)3と、第2の一次側コイル(スライダでは第2のスライダコイル、ステータでは第2のステータコイル)4とを有している。
二次側部材(スケール又はロータ)2は、二次側コイル(スケールではスケールコイル、ロータではロータコイル)5を有している。
コイル3,4,5はコ字状のセクタが複数連結されてジグザグ状に折り返された形状((櫛形パターン)となっており、且つ、第1及び第2のスライダコイルやスケールコイルの場合には全体が直線状、第1及び第2のステータコイルの場合には全体が円弧状、ロータコイルの場合には全体が円環状となっている。
A primary member (slider or stator) 1 includes a first primary coil (first slider coil for a slider and a first stator coil for a stator) 3 and a second primary coil (a second slider for a slider). A second stator coil 4 in the case of a coil and a stator.
The secondary side member (scale or rotor) 2 has a secondary side coil (scale coil for scale, rotor coil for rotor) 5.
The
リニア形スケールの場合、スライダは工作機械のXYテーブルなどのような直線的に移動する移動体に取り付けられて当該移動体とともに直線的に移動する一方、スケールは工作機械などにおける固定部に固定される。ロータリ形スケールの場合、ロータは工作機械の回転テーブルなどのような回転する移動体(回転体)に取り付けられて当該移動体(回転体)とともに回転する一方、ステータは工作機械などにおける固定部に固定される。 In the case of a linear scale, the slider is attached to a moving body that moves linearly, such as an XY table of a machine tool, and moves linearly with the moving body, while the scale is fixed to a fixed part in a machine tool or the like. The In the case of a rotary scale, the rotor is attached to a rotating moving body (rotating body) such as a rotary table of a machine tool and rotates together with the moving body (rotating body), while the stator serves as a fixed part in the machine tool or the like. Fixed.
図8(a)に示すように、一次側部材(スライダ又はステータ)1と二次側部材(スケール又はロータ)2は、第1及び第2の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4と、二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5とが所定のギャップgを保持した状態で互いに平行に向かい合わせになるように配置されている。また、図8(a)及び図8(b)に示すように、第1の一次側コイル(第1のスライダコイル又は第1のステータコイル)3と第2の一次側コイル(第2のスライダコイル又は第2のステータコイル)4は、1/4ピッチずれている。 As shown in FIG. 8A, the primary side member (slider or stator) 1 and the secondary side member (scale or rotor) 2 are composed of first and second primary coils (first and second slider coils). Alternatively, the first and second stator coils (3, 4) and the secondary coil (scale coil or rotor coil) 5 are arranged so as to face each other in parallel while maintaining a predetermined gap g. Yes. Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the first primary coil (first slider coil or first stator coil) 3 and the second primary coil (second slider). Coil or second stator coil) 4 is offset by a quarter pitch.
かかる構成の電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)では、第1の一次側コイル(第1のスライダコイル又は第1のステータコイル)3と第2の一次側コイル(第2のスライダコイル又は第2のステータコイル)4に励磁電流(交流電流)を流すと、移動体とともに一次側部材1(スライダの場合)又は二次側部材2(ロータの場合)が移動(スライダは直線的な移動、ロータは回転)するのに伴って、第1及び第2の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4と二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5との相対的な位置関係が変化するのに応じて、図8(c)に示すように第1及び第2の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4と二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5との電磁結合度が周期的に変化する。このため、二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5には周期的に変化する誘起電圧が発生する。
In the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) having such a configuration, the first primary coil (first slider coil or first stator coil) 3 and the second primary coil (second When an exciting current (alternating current) is passed through the slider coil or the
具体的には、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)の位置検出コントローラでは、下記の(1)式のような第1の励磁電流Iaを第1の一次側コイル(第1のスライダコイル又は第1のステータコイル)3に流し、下記の(2)式のような第2の励磁電流Ibを第2の一次側コイル(第2のスライダコイル又は第2のステータコイル)4に流す。
Ia=−Icos(kα)sin(ωt) (1)
Ib=Isin(kα)sin(ωt) (2)
但し、I:励磁電流の大きさ
k:2π/p
p:コイルピッチ
ω:励磁電流(交流電流)の角周波数
t:時間
α:励振位置
なお、コイルピッチpは、リニア形スケールでは長さ(mm)、ロータリ形スケールでは角度(度)である。
Specifically, in the position detection controller of the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale), the first exciting current Ia as expressed by the following formula (1) is supplied to the first primary coil (the first primary coil). 1 and a second stator current coil (second slider coil or second stator coil) as shown in the following equation (2). 4
Ia = −Icos (kα) sin (ωt) (1)
Ib = Isin (kα) sin (ωt) (2)
Where I: Excitation current magnitude
k: 2π / p
p: Coil pitch
ω: Angular frequency of excitation current (alternating current)
t: time
α: Excitation position The coil pitch p is a length (mm) for a linear scale and an angle (degree) for a rotary scale.
第1の励磁電流Iaと第2の励磁電流Ibを流した結果、第1及び第2の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4と二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5との間の電磁誘導作用により、二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5には下記の(3)式のような誘起電圧Vが発生する。
V=KIsin(k(X−α))sin(ωt) (3)
但し、K:ギャップgと励磁電流の角周波数ωに依存する伝達係数
X:検出位置(移動体の移動位置)
As a result of flowing the first exciting current Ia and the second exciting current Ib, the first and second primary coils (first and second slider coils or first and second stator coils) 3, 4 and Due to the electromagnetic induction effect between the secondary coil (scale coil or rotor coil) 5, an induced voltage V as shown in the following equation (3) is generated in the secondary coil (scale coil or rotor coil) 5. .
V = KIsin (k (X−α)) sin (ωt) (3)
Where K: transfer coefficient depending on the gap g and the angular frequency ω of the excitation current
X: Detection position (moving position of the moving body)
従って、(3)式の誘起電圧Vをサンプリングしたピーク振幅Vpは、下記の(4)式となる。
Vp=KIsin(k(X−α)) (4)
Therefore, the peak amplitude Vp obtained by sampling the induced voltage V in the equation (3) is expressed by the following equation (4).
Vp = KIsin (k (X−α)) (4)
そこで、位置検出コントローラでは、二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)5の誘起電圧Vからピーク振幅Vpをサンプリングし、このピーク振幅Vpが0となる励振位置α(即ちX=αとなる励振位置α)の値を計算し、この励振位置αを、移動体の検出位置Xとして出力し、且つ、この励振位置αに基づいて第1励磁電流Ia及び第2励磁電流Ibを調整する。即ち、X=αとなるように移動体の位置Xに対して励振位置αを追従させて、誘起電圧Vp=0となるように制御することにより、移動体の位置Xを検出して出力する。
また、かかる電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)としては、詳細な説明は省略するが、検出位置Xとして絶対位置を検出することができるものも知られている。
Therefore, in the position detection controller, the peak amplitude Vp is sampled from the induced voltage V of the secondary side coil (scale coil or rotor coil) 5, and the excitation position α where the peak amplitude Vp becomes 0 (ie, the excitation where X = α). The value of the position α) is calculated, the excitation position α is output as the detection position X of the moving body, and the first excitation current Ia and the second excitation current Ib are adjusted based on the excitation position α. That is, the position X of the moving body is detected and output by controlling the induced voltage Vp = 0 by causing the excitation position α to follow the position X of the moving body so that X = α. .
Further, as the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale), although detailed description is omitted, there is also known one capable of detecting the absolute position as the detection position X.
しかしながら、現実の電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)は、製造誤差や取り付け誤差があるため、上記の(4)式が成立せず、検出位置Xに誤差が伴う。一般に検出位置Xに含まれている誤差として顕著に現れるのはコイルピッチ周期の誤差(コイルピッチpの周期に応じて周期的に変動する誤差)であり、これを内挿誤差という。 However, since an actual electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) has a manufacturing error and an installation error, the above equation (4) is not satisfied, and the detection position X has an error. In general, an error of the coil pitch period (an error that periodically fluctuates according to the period of the coil pitch p) is prominently displayed as an error included in the detection position X, and is referred to as an interpolation error.
例えば、コイルピッチpが2mm(リニア形スケールの場合)又は2度(ロータリ形スケールの場合)であるとすると、2mm又は2度の周期で変動する内挿誤差が生じる。 For example, if the coil pitch p is 2 mm (in the case of a linear scale) or 2 degrees (in the case of a rotary scale), an interpolation error that fluctuates at a cycle of 2 mm or 2 degrees occurs.
また、この2mm又は2度の周期で変動する内挿誤差が大きくなり過ぎるのを避けるため、第1及び第1の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4のコイルピッチは2mm又は2度とはせずに、これよりも少し小さな値とすることがある。例えば、第1及び第1の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4の1つのセクタの寸法sを2/3mm(リニア形スケールの場合)又は15/16度(ロータリ形スケールの場合)とする。
Further, in order to avoid the interpolation error that fluctuates at a cycle of 2 mm or 2 degrees from becoming too large, the first and first primary coils (first and second slider coils or first and second stators). The coil pitch of the
この場合、2mm又は2度の周期で変動する内挿誤差だけでなく、二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)のコイルピッチpが2mm又は2度であることに起因して、その1/N(Nは正の整数)の周期で変動する内挿誤差(例えば、その1/2である1mm又は1度の周期で変動する内挿誤差、その1/4である0.5mm又は0.5度の周期で変動する内挿誤差など)も生じる。
また、第1及び第1の一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)3,4のセクタ寸法sが2/3mm又は15/16度であることに起因して、2/3mm又は15/16度の周期で変動する内挿誤差も生じる。
In this case, not only the interpolation error that fluctuates at a cycle of 2 mm or 2 degrees, but also the coil pitch p of the secondary side coil (scale coil or rotor coil) is 2 mm or 2 degrees. N (N is a positive integer), and an interpolation error (for example, 1 mm that is 1/2 or an interpolation error that varies with a period of 1 degree, 0.5 mm that is 1/4 or 0. Interpolation error that fluctuates at a cycle of 5 degrees) also occurs.
The sector dimensions s of the first and first primary coils (first and second slider coils or first and second stator coils) 3 and 4 are 2/3 mm or 15/16 degrees. As a result, an interpolation error that fluctuates with a period of 2/3 mm or 15/16 degrees also occurs.
更には、第1の一次側コイル(第1のスライダコイル又は第1のステータコイル)3と第2の一次側コイル(第2のスライダコイル又は第2のステータコイル)4との間隔dに起因して、コイル間隔dの周期やその1/Nの周期で変動する誤差も生じる。
例えばコイル間隔dが1.5mm(リニア形スケールの場合)又は7.5度(ロータリ形スケールの場合)であるとすると、1.5mm又は7.5度の周期で変動する誤差や、その1/2である0.75mm又は3.75度の周期で変動する誤差なども生じる。
Further, it is caused by the distance d between the first primary coil (first slider coil or first stator coil) 3 and the second primary coil (second slider coil or second stator coil) 4. Thus, an error that fluctuates in a cycle of the coil interval d or a cycle of 1 / N thereof also occurs.
For example, assuming that the coil interval d is 1.5 mm (in the case of a linear scale) or 7.5 degrees (in the case of a rotary scale), an error that fluctuates in a cycle of 1.5 mm or 7.5 degrees, or 1 An error that fluctuates with a period of 0.75 mm or 3.75 degrees that is / 2 also occurs.
電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)の取り付けに起因する誤差は、同一の電磁誘導式位置検出器であっても、その取り付け状態に応じて様々である。
これに対して、上記のような0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度などの固有周期で変動する誤差は、取り付け状態などとは無関係であり、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)に固有の誤差(固有周期誤差)である。
従って、この固有周期誤差を補正することができれば、電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度を向上させることができる。
Even when the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) is attached, even if the same electromagnetic induction type position detector is used, there are various errors.
In contrast, 0.5 mm or 0.5 degrees, 2/3 mm or 15/16 degrees, 1 mm or 1 degree, 2 mm or 2 degrees, 0.75 mm or 3.75 degrees, 1.5 mm or The error that fluctuates with a natural period such as 7.5 degrees is independent of the mounting state and the like, and is an error (natural period error) inherent to the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale).
Therefore, if this natural period error can be corrected, the position detection accuracy of the electromagnetic induction type position detector itself can be improved.
従って本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、電磁誘導式位置検出器に固有の誤差を補正して、当該電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度を向上させることができる電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can correct an error inherent in the electromagnetic induction type position detector and improve the position detection accuracy of the electromagnetic induction type position detector itself. It is an object of the present invention to provide a detection position correction method for an inductive position detector.
上記課題を解決する第1発明の電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法は、
絶対位置を検出する電磁誘導式位置検出器と、この電磁誘導式位置検出器よりも高い位置検出精度を有するマスター位置検出器とを、移動体に取り付ける第1の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置が0位置となるように移動体コントローラにより、前記移動体を移動させて位置決めする第2の手順と、
前記マスター位置検出器の検出位置を、0位置にリセットとする第3の手順と、
前記移動体コントローラにより前記移動体を移動させて、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置と前記マスター位置検出器の検出位置との差である検出位置誤差を演算し、この検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置とを一定間隔位置毎に取得する第4の手順と、
この取得した前記検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータを、FFT解析する第5の手順と、
前記FFT解析の結果から、前記電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶する第6の手順と、
前記記憶手段から、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを読み込む第7の手順と、
前記記憶手段から読み込んだ前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを、逆FFT解析することにより、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置に応じた誤差補正量を求める第8の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置を、前記誤差補正量に基づいて補正する第9の手順と
を有することを特徴とする。
The detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector of the first invention that solves the above-mentioned problem is as follows.
A first procedure for attaching an electromagnetic induction type position detector for detecting an absolute position and a master position detector having a position detection accuracy higher than that of the electromagnetic induction type position detector to a moving body;
A second procedure in which the moving body controller moves and positions the moving body so that the detection position of the electromagnetic induction type position detector becomes 0 position;
A third procedure for resetting the detection position of the master position detector to the 0 position;
The moving body is moved by the moving body controller to calculate a detection position error which is a difference between a detection position of the electromagnetic induction type position detector and a detection position of the master position detector. A fourth procedure for acquiring the detection position of the electromagnetic induction type position detector at every fixed interval position;
A fifth procedure for performing FFT analysis on the acquired detection position error and the detection position data of the electromagnetic induction type position detector;
An error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in storage means. Procedure and
A seventh procedure for reading the natural period and error data corresponding to the natural period from the storage unit;
An eighth procedure for obtaining an error correction amount corresponding to the detection position of the electromagnetic induction position detector by performing inverse FFT analysis on the natural period read from the storage means and error data corresponding to the natural period When,
And a ninth procedure for correcting the detection position of the electromagnetic induction type position detector based on the error correction amount.
また、第2発明の電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法は、
絶対位置を検出する電磁誘導式位置検出器を、移動体に取り付ける第1の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置が0位置となるように移動体コントローラにより、前記移動体を移動させて位置決めする第2の手順と、
移動体位置計算手段において位置計算に用いる移動時間を、0にリセットとする第3の手順と、
前記移動体コントローラにより前記移動体を一定速度で移動させ、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置と、前記移動体位置計算手段において前記移動体の前記一定速度と前記移動体の移動時間とを乗算することによって算出する前記移動体の位置との差である検出位置誤差を演算し、この検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置とを一定間隔位置毎に取得する第4の手順と、
この取得した前記検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータを、FFT解析する第5の手順と、
前記FFT解析の結果から、前記電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶する第6の手順と、
前記記憶手段から、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを読み込む第7の手順と、
前記記憶手段から読み込んだ前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを、逆FFT解析することにより、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置に応じた誤差補正量を求める第8の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置を、前記誤差補正量に基づいて補正する第9の手順と
を有することを特徴とする。
Further, the detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector of the second invention is:
A first procedure for attaching an electromagnetic induction type position detector for detecting an absolute position to a moving body;
A second procedure in which the moving body controller moves and positions the moving body so that the detection position of the electromagnetic induction type position detector becomes 0 position;
A third procedure for resetting the moving time used for position calculation in the moving body position calculating means to zero;
The moving body controller moves the moving body at a constant speed, and the detection position of the electromagnetic induction type position detector and the constant speed of the moving body and the moving time of the moving body in the moving body position calculating means are obtained. A detection position error, which is a difference from the position of the moving body calculated by multiplication, is calculated, and a detection position error and a detection position of the electromagnetic induction type position detector are obtained at fixed intervals. Procedure and
A fifth procedure for performing FFT analysis on the acquired detection position error and the detection position data of the electromagnetic induction type position detector;
An error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in storage means. Procedure and
A seventh procedure for reading the natural period and error data corresponding to the natural period from the storage unit;
An eighth procedure for obtaining an error correction amount corresponding to the detection position of the electromagnetic induction position detector by performing inverse FFT analysis on the natural period read from the storage means and error data corresponding to the natural period When,
And a ninth procedure for correcting the detection position of the electromagnetic induction type position detector based on the error correction amount.
第1発明の電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法によれば、上記の第1の手順〜第9の手順を有することを特徴としていることから、電磁誘導式位置検出器に固有の誤差のを補正するため、補正によって電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度に悪影響を及ぼすことがなく、電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度を向上させることができる。
また、コイルピッチ周期の誤差だけでなく、その1/N周期の誤差、セクタ寸法周期の誤差、コイル間隔周期の誤差、その1/N周期の誤差も補正することができる。
また、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶するため、取得した検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータ全てを記憶する場合に比べて、記憶手段の記憶容量を小さくことができる。
According to the detection position correcting method of the electromagnetic induction type position detector of the first invention, since it has the first to ninth steps described above, an error inherent to the electromagnetic induction type position detector is provided. Therefore, the correction does not adversely affect the position detection accuracy of the electromagnetic induction position detector itself, and the position detection accuracy of the electromagnetic induction position detector itself can be improved.
In addition to the coil pitch period error, the 1 / N period error, sector dimension period error, coil interval period error, and 1 / N period error can be corrected.
Further, an error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in the storage means. The storage capacity of the storage means can be reduced as compared with the case where all of the detected position error and the data of the detection position of the electromagnetic induction type position detector are stored.
同様に、第2発明の電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法においても、上記の第1の手順〜第9の手順を有することを特徴としていることから、電磁誘導式位置検出器に固有の誤差のを補正するため、補正によって電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度に悪影響を及ぼすことがなく、電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度を向上させることができる。
また、コイルピッチ周期の誤差だけでなく、その1/N周期の誤差、セクタ寸法周期の誤差、コイル間隔周期の誤差、その1/N周期の誤差も補正することができる。
また、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶するため、取得した検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータ全てを記憶する場合に比べて、記憶手段の記憶容量を小さくことができる。
更には、マスター位置検出器を用いる必要がないため、補正作業の手間やコストを低減することができる。
Similarly, the detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector of the second invention is characterized by having the above-mentioned first to ninth steps, and is therefore unique to the electromagnetic induction type position detector. Therefore, the correction does not adversely affect the position detection accuracy of the electromagnetic induction type position detector itself, and the position detection accuracy of the electromagnetic induction type position detector itself can be improved.
In addition to the coil pitch period error, the 1 / N period error, sector dimension period error, coil interval period error, and 1 / N period error can be corrected.
Further, an error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in the storage means. The storage capacity of the storage means can be reduced as compared with the case where all of the detected position error and the data of the detection position of the electromagnetic induction type position detector are stored.
Furthermore, since it is not necessary to use a master position detector, the labor and cost of correction work can be reduced.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
<実施の形態例1>
図1〜図6に基づき、本発明の実施の形態例1に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法について説明する。
<
Based on FIGS. 1-6, the detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector which concerns on
まず、誤差補正用のデータ(電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期と、この固有周期に対応した誤差のデータ)をROM(記憶手段)に記憶するまでの手順について説明する。 First, the procedure for storing error correction data (the natural period of error variation of the electromagnetic induction type position detector and the error data corresponding to the natural period) in the ROM (storage means) will be described.
図1に示すように、第1の手順では、補正対象の電磁誘導式位置検出器22と、マスター位置検出器23とを、移動体21に取り付ける。
As shown in FIG. 1, in the first procedure, the electromagnetic
詳述すると、移動体21は、工作機械のXYテーブルなどのような直線的に移動する移動体、又は、工作機械の回転テーブルなどのような回転する移動体(回転体)である。
電磁誘導式位置検出器22はリニア形スケール又はロータリ形スケールであり、図8に基づいて説明した従来の電磁誘導式位置検出器と同様のものであり、検出位置Xとして絶対位置を検出することができるものである。
電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22は、検出部22Aと位置検出コントローラ22Bとを有している。移動体21には検出部22Aを取り付ける。検出部22Aは図8に基づいて説明した検出部10と同様のものであり、一次側部材(スライダ又はステータ)と二次側部材(スケール又はロータ)とを有している。
従って、電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールである場合には、直線的に移動する移動体21にスライダ(可動部)を取り付ける。電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールである場合には、回転体である移動体21にロータ(可動部)を取り付ける。
More specifically, the moving
The electromagnetic induction
The electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) 22 includes a
Therefore, when the electromagnetic
位置検出コントローラ22Bは、位置検出部22aと、誤差演算部22bと、スイッチ部22cと、サンプリングデータ取得部22dと、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)解析部22eと、固有周期誤差成分抽出部22fと、ROM22g(記憶手段)とを有している。
電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールである場合には、マスター位置検出器23として、移動体21の直線的な位置(移動距離)を検出することができるものを用いる。電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールである場合には、マスター位置検出器23として、移動体(回転体)21の回転位置(回転角度)を検出することができるものを用いる。
マスター位置検出器23は、電磁誘導式位置検出器22に比べて位置検出精度が高いもの(例えば電磁誘導式位置検出器22に比べて位置検出誤差の大きさが1/10以下のもの)を用いる。かかる高精度のマスター位置検出器23としては、例えば光学式の位置検出器などを用いることができる。なお、移動体21にはマスター位置検出器23の可動部が取り付けられる。
The
When the electromagnetic
The master position detector 23 has a position detection accuracy higher than that of the electromagnetic induction position detector 22 (for example, the position detection error is 1/10 or less compared to the electromagnetic induction position detector 22). Use. As such a high-precision master position detector 23, for example, an optical position detector can be used. Note that the movable portion of the master position detector 23 is attached to the moving
次の第2の手順では、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の検出位置が0位置(原点:リニア形スケールでは0mm、ロータリ形スケールでは0度)になるように移動体コントローラ24により、移動体21を移動させて位置決めする。
In the next second procedure, the detection position of the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) 22 is set to 0 position (origin: 0 mm for the linear scale and 0 degree for the rotary scale). The moving
詳述すると、位置検出コントローラ22Bの位置検出部22aでは、検出部(スケール又はロータ)22Aから出力される誘起電圧に基づいて、移動体21の絶対位置(リニア形スケールでは移動距離、ロータリ形スケールでは回転角度)を検出し、この検出位置(検出距離又は検出角度)を出力する。そして、この検出位置(検出距離又は検出角度)が0位置(0mm又は0度)になるように移動体コントローラ24から移動指令を行うことにより、移動体21を移動させて位置決めする。
More specifically, in the
次の第3の手順では、マスター位置検出器23の検出位置(検出距離又は検出角度)を、0位置(0mm又は0度)にリセットする。 In the next third procedure, the detection position (detection distance or detection angle) of the master position detector 23 is reset to 0 position (0 mm or 0 degree).
詳述すると、位置検出部22aでは、この位置検出部22aで得られた検出位置(検出距離又は検出角度)が0位置(0mm又は0度)になったとき、マスター位置検出器23へ0リセット信号r1を出力する。そして、マスター位置検出器23では、このマスター位置検出器23における検出位置(検出距離又は検出角度)を、0リセット信号r1に基づいて0位置(0mm又は0度)にリセットする。
Specifically, in the
次の第4の手順では、移動体コントローラ24により移動体21を移動させて、電磁誘導式位置検出器22の検出位置(検出距離又は検出角度)とマスター位置検出器23の検出位置(検出距離又は検出角度)との差である検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を演算し、この検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器22の検出位置とを一定間隔位置毎に取得(サンプリング)する。
In the next fourth procedure, the moving
詳述すると、移動体コントローラ24では、電磁誘導式位置検出器22の検出位置が0位置になるように移動体21を位置決めしてから、誤差データを取得するために移動体21を一定速度で移動させる。電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールであり、移動体21が直線的に移動するものである場合には、電磁誘導式位置検出器22の一定長さ分(即ちスケールの全長分)、移動体21を移動させる。電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールであり、移動体21が回転体である場合には、移動体21を360度(即ちロータの1回転分)回転させる。
そして、このときに誤差演算部22bでは、電磁誘導式位置検出器22(位置検出部22a)から出力される検出位置(検出距離又は検出角度)と、マスター位置検出器23の検出位置(検出距離又は検出角度)との差である検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を演算する。
また、位置検出部22aでは、一定間隔位置毎(例えば、リニア形スケールでは0.1mm毎、ロータリ形スケールでは0.1度毎)にスイッチ部22cとサンプリングデータ取得部22dとに検出位置(検出距離又は検出角度)を出力する。
スイッチ部22cでは、誤差演算部22bで演算された検出位置誤差を、位置検出部22aから一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に検出位置(検出距離又は検出角度)を入力する度にサンプリングデータ取得部22dへ出力する。
More specifically, the moving
At this time, the
Further, the
In the
サンプリングデータ取得部22dでは、誤差演算部22bから、スイッチ部22cを介して一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を取得(サンプリング)し、且つ、位置検出部22aから、一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に電磁誘導式位置検出器22の検出位置(検出距離又は検出角度)を取得(サンプリング)する。
このサンプリングデータ取得部22dで取得した検出位置(検出距離又は検出角度)と検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)の関係が、図3に例示されている。図3には電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールである場合の検出角度(度)と検出角度誤差(秒)の関係が例示されており、検出角度誤差が周期的に変動している様子が示されている。図示は省略するが、電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールである場合の検出距離(mm)と検出距離誤差(秒)との関係も、これと同様である。
The sampling
The relationship between the detection position (detection distance or detection angle) acquired by the sampling
次の第5の手順では、サンプリングデータ取得部22dで取得した検出位置誤差と検出位置のデータを、FFT解析部22eにおいてFFT解析する。
このFFT解析の結果が、図4に例示されている。図4には電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールである場合の角度(度)と誤差振幅(秒)の関係が例示されている。図示は省略するが、電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールである場合の距離(mm)と誤差振幅(mm)の関係も、これと同様である。
In the next fifth procedure, the
The result of this FFT analysis is illustrated in FIG. FIG. 4 illustrates the relationship between the angle (degrees) and the error amplitude (seconds) when the electromagnetic induction
次の第6の手順では、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の誤差変動の固有周期に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出し、前記固有周期と、前記固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を記憶手段に記憶する。 In the next sixth procedure, an error (natural period error) corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) 22 is extracted from the result of the FFT analysis, The natural period and error data (correction data) corresponding to the natural period are stored in the storage means.
詳述すると、固有周期誤差成分抽出部22fでは、FFT解析部22eで行われた図4に例示するようなFFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の誤差変動の固有周期に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出する。
ここでは電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22における二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)のコイルピッチpが2mm又は2度に設定され、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22における一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)のセクタ寸法sが2/3mm又は15/16度、コイル間隔dが1.5mm又は7.5度に設定されているとする。
このため、前述のとおり電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の誤差変動の固有周期は、0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度などである。
従って、固有周期誤差成分抽出部22fでは、FFT解析の結果から、誤差変動の固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出する。
図4に示すロータリ形スケールの場合の例では、固有周期の0.5度に対応した誤差Eaと、固有周期の15/16度に対応した誤差Ebと、固有周期の1度に対応した誤差Ecと、固有周期の2度に対応した誤差Edと、固有周期の3.75度に対応した誤差Eeと、固有周期の7.5度に対応した誤差Efとを抽出する。図示は省略するが、リニア形スケールの場合についても、これと同様である。
コイルピッチpが2mm又は2度である場合、その1/8(0.25mm又は0.25度)などの固有周期の誤差も生じるが、1/8以下の固有周期の誤差は小さいため、ここでは無視している。
なお、ここで抽出する固有周期誤差は、より具体的にはsin成分の振幅の大きさと、
cos成分の振幅の大きさである。
More specifically, the natural period error
Here, the coil pitch p of the secondary coil (scale coil or rotor coil) in the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) 22 is set to 2 mm or 2 degrees, and the electromagnetic induction type position detector ( The sector dimension s of the primary side coil (first and second slider coils or first and second stator coils) in the linear scale or rotary scale) 22 is 2/3 mm or 15/16 degrees, and the coil interval d is It is assumed that it is set to 1.5 mm or 7.5 degrees.
For this reason, as described above, the natural period of error variation of the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) 22 is 0.5 mm, 0.5 degree, 2/3 mm, 15/16 degree, 1 mm or For example, 1 degree, 2 mm or 2 degrees, 0.75 mm or 3.75 degrees, 1.5 mm or 7.5 degrees.
Therefore, in the natural period error
In the example of the rotary scale shown in FIG. 4, an error Ea corresponding to a natural period of 0.5 degrees, an error Eb corresponding to a natural period of 15/16 degrees, and an error corresponding to a natural period of 1 degree. Ec, an error Ed corresponding to the natural period of 2 degrees, an error Ee corresponding to the natural period of 3.75 degrees, and an error Ef corresponding to the natural period of 7.5 degrees are extracted. Although illustration is omitted, the same applies to the case of a linear scale.
When the coil pitch p is 2 mm or 2 degrees, an error of the natural period such as 1/8 (0.25 mm or 0.25 degree) is also generated, but the error of the natural period of 1/8 or less is small. I ignored it.
The natural period error extracted here is more specifically the magnitude of the amplitude of the sin component,
This is the magnitude of the amplitude of the cos component.
そして、固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を、電磁誘導式位置検出器22の検出部(リニア形スケールではスライダ又はスケール、ロータリ形スケールではステータ又はロータ)22Aに設けたROM22h(記憶手段)に記憶する。
And the natural period 0.5 mm or 0.5 degrees, 2/3 mm or 15/16 degrees, 1 mm or 1 degree, 2 mm or 2 degrees, 0.75 mm or 3.75 degrees, 1.5 mm or 7.5 degrees The error data (correction data) corresponding to these natural periods is stored in a
なお、これらの補正データは、検出部22AのROM22hに限らず、位置検出コントローラ22BのROM22g(記憶手段)に記憶するようにしてもよい。しかし、位置検出コントローラ22BのROM22gに補正データを記憶させた場合には、検出部22Aを取り換える際に位置検出コントローラ22Bも取り換える必要がある。これに対して、検出部22AのROM22hに補正データを記憶させた場合の方が、検出部22Aだけを取り換えればよいため、コストや作業性などの点で有利である。
These correction data may be stored not only in the
上記のような第1の手順〜第6の手順の手順は、例えば、電磁誘導式位置検出器の製造工場において電磁誘導式位置検出器22を出荷する前に実施する。そして、検出部22AのROM22h又は位置検出コントローラ22BのROM22gに補正データを記憶した電磁誘導式位置検出器22を出荷する。
The procedures of the first procedure to the sixth procedure as described above are performed, for example, before the electromagnetic
次に、電磁誘導式位置検出器の検出位置を補正するまでの手順について説明する。 Next, a procedure until the detection position of the electromagnetic induction type position detector is corrected will be described.
図2に示すように、検出部22AのROM22h又は位置検出コントローラ22BのROM22gに補正データを記憶した電磁誘導式位置検出器22を用いて移動体31の位置検出を行う場合、当該電磁誘導式位置検出器22を当該移動体31に取り付ける。
移動体31は、工作機械のXYテーブルなどのような直線的に移動する移動体、又は、工作機械の回転テーブルなどのような回転する移動体(回転体)である。
移動体31には検出部22Aを取り付ける。電磁誘導式位置検出器22がリニア形スケールである場合には、直線的に移動する移動体31にスライダ(可動部)を取り付ける。電磁誘導式位置検出器22がロータリ形スケールである場合には、回転体である移動体31にロータ(可動部)を取り付ける。
なお、本実施の形態例1では電磁誘導式位置検出器22を利用する移動体31や移動体コントローラ32と、電磁誘導式位置検出器22の補正データを取得するための移動体21や移動体コントローラ24とは異なるものであるとしているが、これに限定するものでなく、これらは同じものであってもよい。
As shown in FIG. 2, when the position of the moving
The moving
The
In the first embodiment, the moving
図2に示すように、位置検出コントローラ22Bは、電源ON判定部22jと、データ読み込み部22iと、逆FFT解析部22kと、補正テーブル22mと、補正演算部22nも有している。
As shown in FIG. 2, the
そして、第7の手順では、記憶手段(ROM22h又はROM22g)から、誤差変動の固有周期と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を読み込む。
In the seventh procedure, natural periods of error fluctuations and error data (correction data) corresponding to these natural periods are read from the storage means (
詳述すると、電源ON判定部22jでは、位置検出コントローラ22Bの電源(図示省略)のON判定を行う。
電源ON判定部22jで電源がONになったと判定すると、データ読み込み部22iでは、検出部22AのROM22h又は位置検出コントローラ22BのROM22gから、固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を読み込む。
More specifically, the power ON
When the power ON
次の第8の手順では、記憶手段(ROM22h又はROM22g)から読み込んだ誤差変動の固有周期と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を、逆FFT解析することにより、電磁誘導式位置検出器22の検出位置(絶対検出位置)に応じた誤差補正量を求める。
In the next eighth procedure, electromagnetic induction is performed by performing inverse FFT analysis on the natural periods of error fluctuations read from the storage means (
詳述すると、逆FFT解析部22kでは、データ読み込み部22iにおいて検出部22AのROM22h又は位置検出コントローラ22BのROM22gから読み込んだ固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)に基づいて、逆FFT解析を行う。
その結果、前述の第5の手順でFFT解析を行う前(図3)と同様の検出位置(距離又は角度)と検出誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)の関係が得られる。
そして、逆FFT解析部22kでは、逆FFT解析の結果に基づき、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の0位置(リニア形スケールでは0mm、ロータリ形スケールでは0度)を基準とした誤差補正量を計算する。即ち、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の絶対検出位置(絶対検出距離又は絶対検出角度)に対応する誤差補正量(検出距離誤差の補正量又は検出角度誤差の補正量)を求める。
補正テーブル22mでは、逆FFT解析部22kで求めた誤差補正量(検出距離の誤差補正量又は検出角度の誤差補正量)を、検出位置(検出距離又は検出角度)に対応させて記憶する。
More specifically, in the inverse
As a result, the relationship between the detection position (distance or angle) and the detection error (detection distance error or detection angle error) similar to that before performing the FFT analysis in the fifth procedure described above (FIG. 3) is obtained.
Then, in the inverse
In the correction table 22m, the error correction amount (detection distance error correction amount or detection angle error correction amount) obtained by the inverse
次の第9の手順では、電磁誘導式位置検出器22の検出位置を、前記誤差補正量に基づいて補正する。
In the next ninth procedure, the detection position of the electromagnetic induction
詳述すると、移動体31が停止しているときや、移動体コントローラ32によって移動体31を移動(直線的に移動又は回転)させているとき、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22では、移動体31の位置(距離又は角度)を検出する。
即ち、位置検出コントローラ22Bの位置検出部22aでは、検出部(スケール又はロータ)22Aから出力される誘起電圧に基づいて、移動体31の絶対位置(リニア形スケールでは移動距離、ロータリ形スケールでは回転角度)を検出し、この検出位置(検出距離又は検出角度)X(m)を出力する。
補正演算部22nでは、補正テーブル22mに記憶されている誤差補正量(検出距離の誤差補正量又は検出角度の誤差補正量)のデータから、位置検出部22aから出力される検出位置(検出距離又は検出角度)X(m)に対応した誤差補正量(検出距離の誤差補正量又は検出角度の誤差補正量)E(m)を選択し、この誤差補正量E(m)に基づいて下記の(11)式のように当該検出位置X(m)を補正し、この補正した検出位置X´(m)を出力する。
X´(m)=X(m)+E(m) (11)
図5には補正後の検出位置(検出角度)X´(m)における誤差を例示し、図6には補正後の検出位置(検出角度)X´(m)における誤差をFFT解析した結果を例示している。図5に示すように補正後の検出位置(検出角度)X´(m)における誤差は、補正前(図3)に比べて非常に小さくなっており、図6に示すように固有周期0.5度、15/16度、1度、2度、3.75度、7.5度における誤差はほとんど生じていない。
More specifically, when the moving
That is, in the
In the
X ′ (m) = X (m) + E (m) (11)
FIG. 5 illustrates the error at the corrected detection position (detection angle) X ′ (m), and FIG. 6 illustrates the result of FFT analysis of the error at the corrected detection position (detection angle) X ′ (m). Illustrated. As shown in FIG. 5, the error at the corrected detection position (detection angle) X ′ (m) is much smaller than that before the correction (FIG. 3). There is almost no error at 5 degrees, 15/16 degrees, 1 degree, 2 degrees, 3.75 degrees, and 7.5 degrees.
以上のように、本実施の形態例1に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法によれば、上記の第1の手順〜第9の手順を有することを特徴としていることから、電磁誘導式位置検出器22に固有の誤差のを補正するため、補正によって電磁誘導式位置検出器22自体の位置検出精度に悪影響を及ぼすことがなく、電磁誘導式位置検出器22自体の位置検出精度を向上させることができる。
また、コイルピッチ周期の誤差だけでなく、その1/N周期の誤差、セクタ寸法周期の誤差、コイル間隔周期の誤差、その1/N周期の誤差も補正することができる。
また、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器22の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段(ROM22h又はROM22g)に記憶するため、取得した検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータ全てを記憶する場合に比べて、記憶手段(ROM22h又はROM22g)の記憶容量を小さくことができる。
As described above, according to the detection position correcting method of the electromagnetic induction type position detector according to the first embodiment, since the first to ninth steps are included, the electromagnetic Since the error inherent to the induction
In addition to the coil pitch period error, the 1 / N period error, sector dimension period error, coil interval period error, and 1 / N period error can be corrected.
Further, an error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction
<実施の形態例2>
図7に基づき、本発明の実施の形態例2に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法について説明する。
上記実施の形態例1ではマスター位置検出器を用いたが、本実施の形態例2ではマスター位置検出器は用いず、移動体の移動速度(一定速度)と移動時間とから移動体の位置を算出する。
<
Based on FIG. 7, the detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the master position detector is used, but in the second embodiment, the master position detector is not used. calculate.
まず、誤差補正用のデータ(電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期と、この固有周期に対応した誤差のデータ)をROM(記憶手段)に記憶するまでの手順について説明する。 First, the procedure for storing error correction data (the natural period of error variation of the electromagnetic induction type position detector and the error data corresponding to the natural period) in the ROM (storage means) will be described.
図7に示すように、第1の手順では、補正対象の電磁誘導式位置検出器42を移動体41に取り付ける。
As shown in FIG. 7, in the first procedure, the electromagnetic
詳述すると、移動体41は、工作機械のXYテーブルなどのような直線的に移動する移動体、又は、工作機械の回転テーブルなどのような回転する移動体(回転体)である。
電磁誘導式位置検出器42はリニア形スケール又はロータリ形スケールであり、図8に基づいて説明した従来の電磁誘導式位置検出器と同様のものであり、検出位置Xとして絶対位置を検出することができるものである。
電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)42は、検出部42Aと位置検出コントローラ42Bとを有している。移動体41には検出部42Aを取り付ける。検出部42Aは図8に基づいて説明した検出部10と同様のものであり、一次側部材(スライダ又はステータ)と二次側部材(スケール又はロータ)とを有している。従って、電磁誘導式位置検出器42がリニア形スケールである場合には、直線的に移動する移動体41にスライダ(可動部)を取り付ける。電磁誘導式位置検出器42がロータリ形スケールである場合には、回転体である移動体41にロータ(可動部)を取り付ける。
More specifically, the moving
The electromagnetic induction
The electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) 42 includes a
位置検出コントローラ42Bは、位置検出部42aと、誤差演算部42bと、移動体位置計算部42c(移動体位置計算手段)と、スイッチ部42dと、サンプリングデータ取得部42eと、FFT解析部42fと、固有周期誤差成分抽出部42gと、ROM42h(記憶手段)とを有している。
The
次の第2の手順では、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の検出位置が0位置(原点:リニア形スケールでは0mm、ロータリ形スケールでは0度)になるように移動体コントローラ43により、移動体41を移動させて位置決めする。
In the next second procedure, the detection position of the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) 22 is set to 0 position (origin: 0 mm for the linear scale and 0 degree for the rotary scale). The moving
詳述すると、位置検出コントローラ42Bの位置検出部42aでは、検出部(スケール又はロータ)42Aから出力される誘起電圧に基づいて、移動体41の絶対位置(リニア形スケールでは移動距離、ロータリ形スケールでは回転角度)を検出し、この検出位置(検出距離又は検出角度)を出力する。そして、この検出位置(検出距離又は検出角度)が0位置(0mm又は0度)になるように移動体コントローラ43から移動指令を行うことにより、移動体41を移動させて位置決めする。
More specifically, in the
次の第3の手順では、移動体位置計算部43c(移動体位置計算手段)において位置計算に用いる移動時間Tを、0にリセットとする。 In the next third procedure, the moving time T used for position calculation in the moving object position calculating unit 43c (moving object position calculating means) is reset to zero.
詳述すると、位置検出部42aでは、この位置検出部42aで得られた検出位置(検出距離又は検出角度)が0位置(0mm又は0度)になったとき、移動体位置計算部43cへ0リセット信号r2を出力する。そして、移動体位置計算部43cでは、この移動体位置計算部43cにおいて移動体41の位置(距離又は角度)の計算に用いる移動時間Tを、0リセット信号r2に基づいて0にリセットする。即ち、移動体41のスタート時間を0にリセットする。
More specifically, in the
次の第4の手順では、移動体コントローラ43により移動体41を一定速度S(移動体41が直線的に移動するものである場合には一定の直線移動速度、移動体41が回転体である場合には一定の回転速度)で移動させ、電磁誘導式位置検出器42の検出位置(検出距離又は検出角度)と、移動体位置計算部43cにおいて移動体41の一定速度Sと移動体41の移動時間Tとを乗算することによって算出する移動体41の位置(距離又は角度)との差である検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を演算し、この検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器42の検出位置とを一定間隔位置毎に取得(サンプリング)する。
In the next fourth procedure, the moving
詳述すると、移動体コントローラ43では、電磁誘導式位置検出器42の検出位置が0位置になるように移動体41を位置決めしてから、誤差データを取得するために移動体41を一定速度Sで移動させる。電磁誘導式位置検出器42がリニア形スケールであり、移動体41が直線的に移動するものである場合には、電磁誘導式位置検出器42の一定長さ分(即ちスケールの全長分)、移動体41を移動させる。電磁誘導式位置検出器42がロータリ形スケールであり、移動体41が回転体である場合には、移動体41を360度(即ちロータの1回転分)回転させる。
そして、このときに移動体位置計算部42cでは、移動体41の一定速度Sと、移動体41の移動時間T(0にリセットしてからの時間)とを乗算(S×T)することによって、移動体41の位置(距離又は角度)を算出する。
誤差演算部42bでは、電磁誘導式位置検出器42(位置検出部42a)から出力される検出位置(検出距離又は検出角度)と、移動体位置計算部42cで算出される移動体41の位置(距離又は角度)との差である検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を演算する。
また、位置検出部42aでは、一定間隔位置毎(例えば、リニア形スケールでは0.1mm毎、ロータリ形スケールでは0.1度毎)にスイッチ部42dとサンプリングデータ取得部42eとに検出位置(検出距離又は検出角度)を出力する。
スイッチ部42dでは、誤差演算部42bで演算された検出位置誤差を、位置検出部42aから一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に検出位置(検出距離又は検出角度)を入力する度にサンプリングデータ取得部42eへ出力する。
More specifically, the moving
At this time, the moving body
In the
Further, the
In the
サンプリングデータ取得部42eでは、誤差演算部42bから、スイッチ部42dを介して一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)を取得(サンプリング)し、且つ、位置検出部42aから、一定間隔位置毎(0.1mm毎又は0.1度毎)に電磁誘導式位置検出器42の検出位置(検出距離又は検出角度)を取得(サンプリング)する。このサンプリングデータ取得部42eで取得した検出位置(検出距離又は検出角度)と検出位置誤差(検出距離誤差又は検出角度誤差)の関係は、上記実施の形態例1の場合(図3)と同様である。
In the sampling
次の第5の手順では、サンプリングデータ取得部42eで取得した検出位置誤差と検出位置のデータを、FFT解析部42fにおいてFFT解析する。このFFT解析の結果も、上記実施の形態例1の場合(図4)と同様である。
In the next fifth procedure, the
次の第6の手順では、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22の誤差変動の固有周期に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出し、前記固有周期と、前記固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を記憶手段に記憶する。 In the next sixth procedure, an error (natural period error) corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector (linear scale or rotary scale) 22 is extracted from the result of the FFT analysis, The natural period and error data (correction data) corresponding to the natural period are stored in the storage means.
詳述すると、固有周期誤差成分抽出部42gでは、FFT解析部42fで行われたFFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)42の誤差変動の固有周期に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出する。
ここでは電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)42における二次側コイル(スケールコイル又はロータコイル)のコイルピッチpが2mm又は2度に設定され、電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)22における一次側コイル(第1及び第2のスライダコイル又は第1及び第2のステータコイル)のセクタ寸法sが2/3mm又は15/16度、コイル間隔dが1.5mm又は7.5度に設定されているとする。
このため、前述のとおり電磁誘導式位置検出器(リニア形スケール又はロータリ形スケール)42の誤差変動の固有周期は、0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度などである。
従って、固有周期誤差成分抽出部42gでは、FFT解析の結果から、誤差変動の固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度に対応した誤差(固有周期誤差)を抽出する。
コイルピッチpが2mm又は2度である場合、その1/8(0.25mm又は0.25度)などの周期の誤差も生じるが、1/8以下の周期の誤差は小さいため、ここでは無視している。
なお、ここで抽出する固有周期誤差は、より具体的にはsin成分の振幅の大きさと、
cos成分の振幅の大きさである。
More specifically, in the natural period error
Here, the coil pitch p of the secondary coil (scale coil or rotor coil) in the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) 42 is set to 2 mm or 2 degrees, and the electromagnetic induction type position detector ( The sector dimension s of the primary side coil (first and second slider coils or first and second stator coils) in the linear scale or rotary scale) 22 is 2/3 mm or 15/16 degrees, and the coil interval d is It is assumed that it is set to 1.5 mm or 7.5 degrees.
Therefore, as described above, the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector (linear type scale or rotary type scale) 42 is 0.5 mm, 0.5 degree, 2/3 mm, 15/16 degree, 1 mm or For example, 1 degree, 2 mm or 2 degrees, 0.75 mm or 3.75 degrees, 1.5 mm or 7.5 degrees.
Therefore, in the natural period error
When the coil pitch p is 2 mm or 2 degrees, an error of a period such as 1/8 (0.25 mm or 0.25 degree) is also generated, but the error of a period of 1/8 or less is small, so it is ignored here. doing.
The natural period error extracted here is more specifically the magnitude of the amplitude of the sin component,
This is the magnitude of the amplitude of the cos component.
そして、固有周期0.5mm又は0.5度、2/3mm又は15/16度、1mm又は1度、2mm又は2度、0.75mm又は3.75度、1.5mm又は7.5度と、これらの固有周期に対応した誤差のデータ(補正データ)を、電磁誘導式位置検出器42の検出部(リニア形スケールではスライダ又はスケール、ロータリ形スケールではステータ又はロータ)42Aに設けたROM42i(記憶手段)に記憶する。
And the natural period 0.5 mm or 0.5 degrees, 2/3 mm or 15/16 degrees, 1 mm or 1 degree, 2 mm or 2 degrees, 0.75 mm or 3.75 degrees, 1.5 mm or 7.5 degrees Then, error data (correction data) corresponding to these natural periods is stored in a
なお、これらの補正データは、検出部42AのROM42iに限らず、位置検出コントローラ42BのROM42h(記憶手段)に記憶するようにしてもよい。しかし、先にも述べたとおり、検出部42AのROM42iに補正データを記憶させた場合の方が、検出部42Aだけを取り換えればよいため、コストや作業性などの点で有利である。
These correction data are not limited to the
上記のような第1の手順〜第6の手順の手順は、例えば、電磁誘導式位置検出器の製造工場において電磁誘導式位置検出器42を出荷する前に実施する。そして、検出部42AのROM42i又は位置検出コントローラ42BのROM42hに補正データを記憶した電磁誘導式位置検出器42を出荷する。
The procedures from the first procedure to the sixth procedure as described above are performed, for example, before the electromagnetic
次に、電磁誘導式位置検出器42の検出位置X(m)を補正するまでの手順を実施することになるが、この手順については上記実施の形態例1おける第7の手順〜第9の手順と同様であるため、ここでの説明は省略する。
なお、本実施の形態例2でも電磁誘導式位置検出器42を利用する移動体や位置検出コントローラと、電磁誘導式位置検出器42の補正データを取得するための移動体41や移動体コントローラ43とは異なるものであるとしているが、これに限定するものでなく、これらは同じものであってもよい。
Next, a procedure until the detection position X (m) of the electromagnetic induction
In the second embodiment, the moving body and position detection controller using the electromagnetic
以上のように、本実施の形態例2に係る電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法によれば、上記の第1の手順〜第9の手順(第7の手順〜第9の手順は上記実施の形態例1と同様)を有することを特徴としていることから、電磁誘導式位置検出器42に固有の誤差のを補正するため、補正によって電磁誘導式位置検出器42自体の位置検出精度に悪影響を及ぼすことがなく、電磁誘導式位置検出器42自体の位置検出精度を向上させることができる。
また、コイルピッチ周期の誤差だけでなく、その1/N周期の誤差、セクタ寸法周期の誤差、コイル間隔周期の誤差、その1/N周期の誤差も補正することができる。
また、FFT解析の結果から、電磁誘導式位置検出器42の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段(ROM42i又はROM42h)に記憶するため、取得した検出位置誤差と電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータ全てを記憶する場合に比べて、記憶手段(ROM42i又はROM42h)の記憶容量を小さくことができる。
更には、マスター位置検出器を用いる必要がないため、補正作業の手間やコストを低減することができる。
As described above, according to the detection position correction method of the electromagnetic induction type position detector according to the second embodiment, the first procedure to the ninth procedure (the seventh procedure to the ninth procedure are described above). Therefore, in order to correct an error inherent in the electromagnetic
In addition to the coil pitch period error, the 1 / N period error, sector dimension period error, coil interval period error, and 1 / N period error can be corrected.
Further, an error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic
Furthermore, since it is not necessary to use a master position detector, the labor and cost of correction work can be reduced.
本発明は電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法に関するものであり、電磁誘導式位置検出器の取り付け状態などには関わらず、電磁誘導式位置検出器自体の位置検出精度を向上させる場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a detection position correction method for an electromagnetic induction type position detector, and is intended to improve the position detection accuracy of the electromagnetic induction type position detector itself regardless of the mounting state of the electromagnetic induction type position detector. It is useful to apply.
21 移動体
22 電磁誘導式位置検出器
22A 検出部
22B 位置検出コントローラ
22a 位置検出部
22b 誤差演算部
22c スイッチ部
22d サンプリングデータ取得部
22e FFT解析部
22f 固有周期誤差成分抽出部
22g,22h ROM
22i データ読み込み部
22j 電源ON判定部
22k 逆FFT解析部
22m 補正テーブル
22n 補正演算部
23 マスター位置検出器
24 移動体コントローラ
31 移動体
32 移動体コントローラ
41 移動体
42 電磁誘導式位置検出器
42A 検出部
42B 位置検出コントローラ
42a 位置検出部
42b 誤差演算部
42c 移動体位置計算部
42d スイッチ部
42e サンプリングデータ取得部
42f FFT解析部
42g 固有周期誤差成分抽出部
42h,42i ROM
43 移動体コントローラ
DESCRIPTION OF
22i
43 Mobile controller
Claims (2)
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置が0位置となるように移動体コントローラにより、前記移動体を移動させて位置決めする第2の手順と、
前記マスター位置検出器の検出位置を、0位置にリセットとする第3の手順と、
前記移動体コントローラにより前記移動体を移動させて、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置と前記マスター位置検出器の検出位置との差である検出位置誤差を演算し、この検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置とを一定間隔位置毎に取得する第4の手順と、
この取得した前記検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータを、FFT解析する第5の手順と、
前記FFT解析の結果から、前記電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶する第6の手順と、
前記記憶手段から、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを読み込む第7の手順と、
前記記憶手段から読み込んだ前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを、逆FFT解析することにより、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置に応じた誤差補正量を求める第8の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置を、前記誤差補正量に基づいて補正する第9の手順と
を有することを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 A first procedure for attaching an electromagnetic induction type position detector for detecting an absolute position and a master position detector having a position detection accuracy higher than that of the electromagnetic induction type position detector to a moving body;
A second procedure in which the moving body controller moves and positions the moving body so that the detection position of the electromagnetic induction type position detector becomes 0 position;
A third procedure for resetting the detection position of the master position detector to the 0 position;
The moving body is moved by the moving body controller to calculate a detection position error which is a difference between a detection position of the electromagnetic induction type position detector and a detection position of the master position detector. A fourth procedure for acquiring the detection position of the electromagnetic induction type position detector at every fixed interval position;
A fifth procedure for performing FFT analysis on the acquired detection position error and the detection position data of the electromagnetic induction type position detector;
An error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in storage means. Procedure and
A seventh procedure for reading the natural period and error data corresponding to the natural period from the storage unit;
An eighth procedure for obtaining an error correction amount corresponding to the detection position of the electromagnetic induction position detector by performing inverse FFT analysis on the natural period read from the storage means and error data corresponding to the natural period When,
A detection position correction method for an electromagnetic induction type position detector, comprising: a ninth procedure for correcting the detection position of the electromagnetic induction type position detector based on the error correction amount.
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置が0位置となるように移動体コントローラにより、前記移動体を移動させて位置決めする第2の手順と、
移動体位置計算手段において位置計算に用いる移動時間を、0にリセットとする第3の手順と、
前記移動体コントローラにより前記移動体を一定速度で移動させ、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置と、前記移動体位置計算手段において前記移動体の前記一定速度と前記移動体の移動時間とを乗算することによって算出する前記移動体の位置との差である検出位置誤差を演算し、この検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置とを一定間隔位置毎に取得する第4の手順と、
この取得した前記検出位置誤差と前記電磁誘導式位置検出器の検出位置のデータを、FFT解析する第5の手順と、
前記FFT解析の結果から、前記電磁誘導式位置検出器の誤差変動の固有周期に対応した誤差を抽出し、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを記憶手段に記憶する第6の手順と、
前記記憶手段から、前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを読み込む第7の手順と、
前記記憶手段から読み込んだ前記固有周期と前記固有周期に対応した誤差のデータを、逆FFT解析することにより、前記電磁誘導式位置検出器の検出位置に応じた誤差補正量を求める第8の手順と、
前記電磁誘導式位置検出器の検出位置を、前記誤差補正量に基づいて補正する第9の手順と
を有することを特徴とする電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法。 A first procedure for attaching an electromagnetic induction type position detector for detecting an absolute position to a moving body;
A second procedure in which the moving body controller moves and positions the moving body so that the detection position of the electromagnetic induction type position detector becomes 0 position;
A third procedure for resetting the moving time used for position calculation in the moving body position calculating means to zero;
The moving body controller moves the moving body at a constant speed, and the detection position of the electromagnetic induction type position detector and the constant speed of the moving body and the moving time of the moving body in the moving body position calculating means are obtained. A detection position error, which is a difference from the position of the moving body calculated by multiplication, is calculated, and a detection position error and a detection position of the electromagnetic induction type position detector are obtained at fixed intervals. Procedure and
A fifth procedure for performing FFT analysis on the acquired detection position error and the detection position data of the electromagnetic induction type position detector;
An error corresponding to the natural period of the error variation of the electromagnetic induction type position detector is extracted from the result of the FFT analysis, and the natural period and the error data corresponding to the natural period are stored in storage means. Procedure and
A seventh procedure for reading the natural period and error data corresponding to the natural period from the storage unit;
An eighth procedure for obtaining an error correction amount corresponding to the detection position of the electromagnetic induction position detector by performing inverse FFT analysis on the natural period read from the storage means and error data corresponding to the natural period When,
A detection position correction method for an electromagnetic induction type position detector, comprising: a ninth procedure for correcting the detection position of the electromagnetic induction type position detector based on the error correction amount.
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