三菱公司MP SCALE于1970年与美国INDUCTSYN公司技术合作开始进行生产。MP SCALE是在工具机械中确保精度重要的零件，对于温度变化时精度的稳定性，对油或异物等使用有较好耐环境性，容易安装及零件材质的高强度。三菱重工将这些必要的基本性能条件加入，以独自的技术开发改良出可在高速,高解析的绝对値检测的产品，除使用在自社的工具机上之外，还销售到世界各国的工具机厂使用。接下来，将关于原理与特征做介绍。1. 用途MP SCALE是应用在高精度机器的直线移动和旋转角度之位置检测器，直接安装于移动部份可以直接检测全闭回路，不受驱动部分的背隙和间距精度和热膨胀的影响，可以提升机台整体的精度。下列是介绍利用MP SCALE的优点及使用的范例。１）5轴Machining Center Rotary Scale 高精度加工 当倾斜轴倾斜时，即使Scale安装姿态有变化精度依然也能维持实际检出，可应用高精度的曲面加工。耐环境性 使用大量的切削液情况下喷溅到Scale也不会有问题，可以安心的使用。２）Super miller (世界最大工具机) 长行程采用每1m的Scale连接方式，共32.5m的行程下可控制在0.001mm 検出。绝对値检出以大型机台使用上投入电源之后原点复归需要一些时间，但采MP Scale可绝对值检出，不需要开机原点复归动作。３）5轴Head 较薄设计上Scale较薄，Head干涉空间也可以很小，因此Head接近工作空间可较大。大口径贯通孔因Scale本身的构造采用大口径中空孔设计，所以可以自由的设计配线·配管。４）附加机能复合车床的主轴高精度,高速度在复合加工以秒单位进行高精度加工，在旋转切削加工时可控制在10,000min-1旋转。(串行接口时)大口径贯通孔Scale本身构造为采用大口径中空，所以大棒材也能通过贯通孔。2. 原理依2个导体，微小的间隙隔开平行对著，一方若加上交流电流和电磁诱导作用导致另一方电压诱导作用。MP SCALE则是取出这个诱发电压的变化进行位置检出。 MP SCALE总以有2片组合，一片是SCALE，另一片称为SLIDER(检测角度的Rotary MP Scale称它们为Rotor和Stator)，此诱发电压大小因Scale和Slider之间的电磁结合度关系，造成相对位置变化。相对位置和电磁结合度的关系。 位置A，Scale和Slider的导体在完全重迭的位置下，诱发电压值最大。 从位置A约偏离1/4 pitch的位置B，磁束会互相消除产生诱发电压成为0。从位置A到位置B之间会慢慢减少。 从位置A约偏离1/2的位置C，位置A的倒体配置方向成为反方向，诱发最大容逆极性电压。之后的位置D为零电压，位置E和位置A相同。 随著Slider平行移动的诱发电压的变化，导体会在每1Pitch之间形成漂亮的SIN曲线。以上的内容以下列公式表示。 Ｖ＝ＫＩ0 coskXsinωt 公式(1) Ｖ：诱发电压 Ｋ：Gap依存的系数 Ｉ0：诱发电流的振幅 ｋ： ２π／Pattern的1 Cycle的长度 Ｘ：位移 ω：激磁电流的角度速度 ｔ：时间强 调 公式(1)诱发电压V的位移量是由Slider位移X，或者间隙的变动及激磁电流I0的变化产生无区分的。因此，为了排除间隙的变动或激磁电流I0的影响，在MP Scale的Slider上，采用偏离1/4 pitch的方式将2个线圈组合。偏离一个1/4之后，另一个导体的公式为 Ｖ＝ＫＩ0 sinkXsinωt 公式(2) 取出位移X的方法有，(1)取出位相差的方式(DPM：Digital Phase Modulation）和(2)取出振幅的振幅方式（DSCG：Digital Sin Cos Generator）两种。(1) 位相方式位相方式是将Slider的2个线圈在移动90度的位相处输入激磁信号，位移以位相差从Scale检出的方式。在线圈A SIN波（sinωt）上输入线圈B COS波（cosωt）时，Scale的诱发电压为 Ｖ＝ＫＩ0coskXsinωt＋ＫＩ0sinkXcosωt ＝ＫＩ0sin（ｋX＋ωt） 公式(3)公式(3)位移X与Gap和激磁电流振幅的变动影响与K I0没有关系，但可以检出位相变化ｋＸ。(2) 振幅方式振幅方式是用2个线圈流动的电流位相同，让振幅产生变化的方式。线圈A和B流动电流的振幅若以Ｉ0sinkＹ和－Ｉ0cosｋＹ的激磁电流流动的话，Scale的诱发电压为： Ｖ＝ＫＩ0sinkＹcoskXsinωt－ＫＩ0coskＹ sinkXsinωt ＝ＫＩ0（sinkＹcoskX－coskＹ sinkX）sinωt ＝ＫＩ0sin k（Ｙ－X）sinωt 公式(4)如果需调整激磁电流的振幅和公式(4)Ｙ=Ｘ一样的话，Scale诱发电压需为0，这时候Y的値不管系数ＫＩ0可直接测量位移X。振幅方式可检出震幅0，对热变位和干扰较强，因此三菱重工的A/D变换器则采用振幅的方式。 3. 构造 这些构造都非常的单纯，在钢板的上面涂布绝缘材然后在铜箔上蚀刻成梳子型，Slider(Stator)上有贴上一层抗静电的铝箔。4. 特征 MP Scale有下列的优点。1)高精度以MPI-1272A之保证精度为2秒2)高分辨率／高精度串行式I/F以0.0001检出，可以旋转10,000 min-1。(串行接口时)3)抗异物,油,结露 因为是电磁诱导方式，所以不会受到油污.灰尘.结露等影响。4)直接检出采直接检出，所以不会受到驱动部分的Pitch而影响误差。5)安装的空间较小以5 inch的Scale来说，厚度只有14mm是一个非常轻巧方便的产品。且采用中空孔Type。6)非接触耐久性高由于没有采轴承或弹簧完全不需接触且不需担心长期时间的变化造成精度退化。7)绝对値检出即使标准的Scale只需要电池支持的编码器组合既可以检测出绝对値，另外也有应用于DD马达专用绝对値检测的Scale。8)热变位相同Pattern的铜是具有展性的，scale基材采用钢材与机台本体的热膨胀系数率是相同的。9)可以与其它家NC装置连接可与三菱电机、FANUC、SEIMES、安川电机 等NC连接。为了取得高精度之使用上注意使用MP Scale时，请注意下列事项以免发生检测误差。１）安装面的倾斜和芯轴偏移 以一般的Scale安装面的倾斜和芯轴会有360度为1周期的测定误差发生。一般的Scale会配置有2个对称检出Head来避免芯轴偏移。MP Scale采用全面检出Head，使安装面的倾斜和芯轴偏芯的影响较小，10μｍ的安装面的倾斜和１０μｍ芯轴的偏移以MPI-1272B举例误差产生为0.4秒，此误差倾斜和芯轴偏移是成比例，所以尽可能还是将倾斜和芯轴偏芯调整小才可得较佳的精度。２）由于配线的电磁结合造成误差 MP Scale是由Scale(Rotor)和Slider(Stator)电磁结合引起诱发电压来检测位置。若不注意有接线造成接线之间产生电磁结合的话，MP Scale会无法通过直接发生诱发电压造成误差。正确使用Twist隔离线进行配线可避免此电磁结合。３）励振电流不平衡导致误差 当Slider(Stator)的2个线圈产生激磁交流电流的不平衡发生时，会有周期的1/2 Pitch误差发生。这个可以依激磁信号进行调整很小。本公司的A/D变换器出货前已预先调整完成，不过若需再进行误差补正的话可以让机器在一定的速度内旋转，再进行位置偏差周期波调整。以上，叙述了有关MP Scale全面的电磁结合方式。希望能够对各位在使用MP Scale上有所帮助。
