JP2554479B2 - アブソリユ−ト位置検出装置 - Google Patents
アブソリユ−ト位置検出装置Info
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- JP2554479B2 JP2554479B2 JP61263924A JP26392486A JP2554479B2 JP 2554479 B2 JP2554479 B2 JP 2554479B2 JP 61263924 A JP61263924 A JP 61263924A JP 26392486 A JP26392486 A JP 26392486A JP 2554479 B2 JP2554479 B2 JP 2554479B2
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Description
この発明は、位置決めシステム等で用いられるアブソ
リュート位置検出装置に関し、特に、アブソリュートで
検出し得る範囲を拡大すると共に、そのことを可能にす
るための構造を簡単化したことに関する。
リュート位置検出装置に関し、特に、アブソリュートで
検出し得る範囲を拡大すると共に、そのことを可能にす
るための構造を簡単化したことに関する。
本出願人の出願に係る実開昭58−136718号には、ロッ
ド部において磁性体と非磁性体を長手方向に所定ピッチ
で交互に繰返し設け、このロッド部に近接して１次コイ
ル及び２次コイルを含む磁気式センサ（検出ヘッド）を
設け、検出対象たる機械的直線変位に応じてロッド部を
センサに対して相対的に変位させ、センサに対するロッ
ド部のアブソリュート位置に応じた出力信号をセンサか
ら得るようにしたものが開示されている。しかし、そこ
において、アブソリュートで検出し得る範囲は、ロッド
部における磁性体と非磁性体の繰返しの１ピッチ分の長
さに限定されてしまうという問題点があった。 そこで、本出願人の出願に係る特開昭59−79114号に
おいては、複数本のロッド部を設け、各ロッド部におけ
る磁性体と非磁性体の繰返しのピッチを異ならせるよう
にし、各ロッド部に関するアブソリュート位置検出デー
タを演算処理することにより、広範囲にわたるアブソリ
ュート位置検出を可能にしたことが開示されている。
ド部において磁性体と非磁性体を長手方向に所定ピッチ
で交互に繰返し設け、このロッド部に近接して１次コイ
ル及び２次コイルを含む磁気式センサ（検出ヘッド）を
設け、検出対象たる機械的直線変位に応じてロッド部を
センサに対して相対的に変位させ、センサに対するロッ
ド部のアブソリュート位置に応じた出力信号をセンサか
ら得るようにしたものが開示されている。しかし、そこ
において、アブソリュートで検出し得る範囲は、ロッド
部における磁性体と非磁性体の繰返しの１ピッチ分の長
さに限定されてしまうという問題点があった。 そこで、本出願人の出願に係る特開昭59−79114号に
おいては、複数本のロッド部を設け、各ロッド部におけ
る磁性体と非磁性体の繰返しのピッチを異ならせるよう
にし、各ロッド部に関するアブソリュート位置検出デー
タを演算処理することにより、広範囲にわたるアブソリ
ュート位置検出を可能にしたことが開示されている。
しかし、上述の特開昭59−79114号においては、アブ
ソリュート位置検出可能範囲を拡大することができる
が、ロッド部を複数本必要とするため、構成が複雑とな
るという問題点があった。 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、複数本
のロッド部を必要とすることなく、アブソリュート位置
検出可能範囲を拡大することができるようにしたアブソ
リュート位置検出装置を提供しようとするものである。
ソリュート位置検出可能範囲を拡大することができる
が、ロッド部を複数本必要とするため、構成が複雑とな
るという問題点があった。 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、複数本
のロッド部を必要とすることなく、アブソリュート位置
検出可能範囲を拡大することができるようにしたアブソ
リュート位置検出装置を提供しようとするものである。
この発明に係るアブソリュート位置検出装置は、互い
に異なるピッチで長手方向に変化を繰返す複数のパター
ンを、磁束に応答する所定の物質により、前記長手方向
に沿って夫々別々の領域に配置したロッド状の部材と、
前記複数のパターンの夫々に対応して設けられてなり、
各パターンの１ピッチの変位を１周期とする周期的な位
置検出信号を発生するための複数の検出ヘッドであっ
て、各検出ヘッドは、該複数のパターンのうち自己に対
応するパターン以外のパターンに対面する箇所が前記所
定の物質と同様な作用を磁束に対して及ぼす物質により
覆われたコイルを夫々含んでおり、前記ロッド状部材を
該コイルの空間内に挿入してなり、該ロッド状部材に対
する位置関係に応じて対応する前記パターンとの対応関
係が変化し、該各パターンの１ピッチの変位を１周期と
する周期的な誘導出力信号が前記各検出ヘッド部の前記
コイルに夫々誘導され、この誘導出力信号に基づき前記
位置検出信号を発生する前記複数の検出ヘッド部とを具
えたことを特徴としている。
に異なるピッチで長手方向に変化を繰返す複数のパター
ンを、磁束に応答する所定の物質により、前記長手方向
に沿って夫々別々の領域に配置したロッド状の部材と、
前記複数のパターンの夫々に対応して設けられてなり、
各パターンの１ピッチの変位を１周期とする周期的な位
置検出信号を発生するための複数の検出ヘッドであっ
て、各検出ヘッドは、該複数のパターンのうち自己に対
応するパターン以外のパターンに対面する箇所が前記所
定の物質と同様な作用を磁束に対して及ぼす物質により
覆われたコイルを夫々含んでおり、前記ロッド状部材を
該コイルの空間内に挿入してなり、該ロッド状部材に対
する位置関係に応じて対応する前記パターンとの対応関
係が変化し、該各パターンの１ピッチの変位を１周期と
する周期的な誘導出力信号が前記各検出ヘッド部の前記
コイルに夫々誘導され、この誘導出力信号に基づき前記
位置検出信号を発生する前記複数の検出ヘッド部とを具
えたことを特徴としている。
異なるピッチの複数のパターンを共通の部材に併合し
て配置したため、この部材の構造を簡単化することがで
きる。すなわち、１本のロッドに複数のパターンを併設
することにより、各パターン毎にロッドを設ける必要が
なくなり、構造が極めて簡単となる。 各検出ヘッド部では、パターン構成物質と同様な作用
を磁束に対して及ぼす物質によって、対応するパターン
以外のパターンに対面するコイル箇所が覆われているこ
とから、対応するパターン以外のパターンには応答せ
ず、対応するパターンにのみ応答する。したがって、各
検出ヘッド部から、対応するパターンにのみ応答した出
力信号を取り出すことができる。 このようにして取り出された出力信号により、部材を
検出ヘッド部との相対的位置関係に応じた位置情報を、
各パターンの１ピッチを１サイクルとする周期性を持つ
情報として、得ることができる。こうして得られる各パ
ターンに対応する位置情報の組合せにより、拡大された
範囲で精度の良いアブソリュート位置検出を行うことが
できる。
て配置したため、この部材の構造を簡単化することがで
きる。すなわち、１本のロッドに複数のパターンを併設
することにより、各パターン毎にロッドを設ける必要が
なくなり、構造が極めて簡単となる。 各検出ヘッド部では、パターン構成物質と同様な作用
を磁束に対して及ぼす物質によって、対応するパターン
以外のパターンに対面するコイル箇所が覆われているこ
とから、対応するパターン以外のパターンには応答せ
ず、対応するパターンにのみ応答する。したがって、各
検出ヘッド部から、対応するパターンにのみ応答した出
力信号を取り出すことができる。 このようにして取り出された出力信号により、部材を
検出ヘッド部との相対的位置関係に応じた位置情報を、
各パターンの１ピッチを１サイクルとする周期性を持つ
情報として、得ることができる。こうして得られる各パ
ターンに対応する位置情報の組合せにより、拡大された
範囲で精度の良いアブソリュート位置検出を行うことが
できる。
以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細
に説明しよう。 第１図において、このアブソリュート位置検出装置
は、所定の配置で相互に固定された第１及び第２の検出
ヘッド1,2と、このヘッド内の空間に挿入され、該ヘッ
ドに対して相対的に長手方向（軸方向）に変位可能なロ
ッド部３とを具備している。第１の検出ヘッド１は、所
定の配置で軸方向にずらして配された４相分のコイルを
含んでおり、このコイル内空間にロッド部３を挿入し、
コイルによる磁束がロッド部３の長手方向（軸方向）を
指向するようになっている。各相を便宜上A,B,C,Dなる
符号を用いて区別するものとする。第４図によく示され
ているように、各相Ａ〜Ｄのコイルは１次コイル1A1〜1
D1と２次コイル1A2〜1D2を含んでおり、同じ相の１次コ
イルと２次コイルは同じ位置で巻かれており、個々のコ
イルの長さはP1/2（P1は任意の数）であり、Ａ相とＣ相
のコイルが隣合って配置されており、Ｂ相とＤ相のコイ
ルも隣合って配置されており、A,C相のコイルグループ
とB,D相のコイルグループの間隔は「P1〔ｎ±（1/
4）〕」（ｎは任意の自然数）である。４はクロストー
ク防止用の磁気シールド材である。 第２の検出ヘッド２は、第１の検出ヘッド１と全く同
様の構成であるが、ただ、個々のコイルの長さがP2/2と
なっており、A,C相のコイルグループとB,D相のコイルグ
ループの間隔が「P2〔ｎ±（1/4）〕」となっている。
ここでP1とP2は幾分異なっており、P1×ｎ＝P2×（ｎ−
１）なる関係にある。 第１の検出ヘッド1,第２の検出ヘッド２のコイルの内
側には、夫々マスキング5,6が施されている。マスキン
グ5,6についてはロッド部３を説明した後で説明する。 ロッド部３は、第２図及び第３図に示すように、円筒
側面が４チャンネルに分割されており、対向する２つの
チャンネルCH1,CH3には同じ第１のパターンが配置さ
れ、別の対向する２つのチャンネルCH2,CH4には同じ第
２のパターンが配置されている。ここでチャンネルと
は、パターン配置部材すなわちロッド部における長手方
向に沿うパターン配置領域のことである。第１のパター
ンは、矩形パターン3aを１ピッチ長P1で等間隔に繰返し
設けたものである。すなわち、１つの矩形パターン3aの
長さはP1/2であり、各パターン片の間にはP1/2の開きが
ある。第２のパターンは、矩形パターン3bを１ピッチ長
P2で等間隔に繰返し設けたものである。すなわち、１つ
の矩形パターン3bの長さはP2/2であり、各パターン片の
間にはP2/2の開きがある。パターン3a,3bを構成する物
質は、検出ヘッド1,2の磁界に対するその物質の侵入度
に応じて異なる磁気抵抗変化を生ぜしめるような物質で
ある。そのような物質としては、ロッド部３の他の部分
3cよりも相対的に良導電体から成るもの、あるいは磁性
体から成るもの、を用いるとよい。 第１の検出ヘッド１のマスキング５は、コイルの内側
において、ロッド部３の第２のパターン3bに対応する位
置において、ロッド部３の長さ方向に関する検出ヘッド
１の全長にわたって施されている。第２の検出ヘッド２
のマスキング６は、コイルの内側において、ロッド部３
の第１のパターン3aに対応する位置において、ロッド部
３の長さ方向に関する検出ヘッド２の全長にわたって施
されている。マスキング5,6は、矩形パターン3a,3bを構
成する物質と同じような作用を磁束に対して及ぼす材質
から成るもので、通常は矩形パターン3a,3bと同じ材質
であることが好ましいが、必ずしも全く同一材質でなく
てもよい。このマスキング5,6の作用は、その部分で検
出ヘッド1,2が矩形パターン3b,3aの周期的変化に対して
反応しないようにし、事実上、その矩形パターン3b,3a
の変化に応答する電圧が誘起されないようにする。即
ち、マスキング５の存在により、第１の検出ヘッド１
は、第１のパターンにのみ応答し、第２のパターンには
応答しない。また、マスキング６の存在により、第２の
検出ヘッド２は、第２のパターンにのみ応答し、第１の
パターンには応答しない。 次に、このアブソリュート位置検出装置の検出動作の
一例を、ロッド部３における矩形パターン3a,3bを銅の
ような良導電体により構成し、他の部分3cをこの良導電
体に比べて導電性の低いもの（例えば鉄）により構成し
た場合について考える。第１のヘッド１の各相の１次コ
イル1A1〜1D1による磁束は、各々のコイル長P1/2の範囲
でロッド部３の軸方向に生じる。ロッド部３が軸方向に
変位し、この変位量に応じて第１のパターンの矩形パタ
ーン3aが第１のヘッド１の各コイルの磁界内に侵入する
と、その侵入量に応じて良導電体から成る矩形パターン
3aに渦電流が流れる。この矩形パターン3aがコイル内に
より多く侵入している状態（例えば最大では第４図のＡ
相コイル1A1,1A2に対応している状態）ほどより多くの
渦電流が流れる。反対に矩形パターン3aがコイル内に全
く侵入していない状態（例えば第４図ではＣ相コイル1C
1,1C2に対応している状態）ではほとんど渦電流が流れ
ない。こうして、第１のヘッド１の各相コイルに対する
ロッド部３の矩形パターン3aの侵入度に応じて該矩形パ
ターン3aに渦電流が流れ、この渦電流損による磁気抵抗
変化が第１のヘッド１の各相コイルの磁気回路に生ぜし
められる。各相の２次コイル1A2〜1D2にはこの磁気抵抗
に応じたピークレベルを持つ交流信号が誘起される。各
相のコイル1A1〜1D2の配置のずれにより、各相の磁気抵
抗変化は90度づつずれるようになっており、例えばＡ相
のコサイン相とすると、Ｂ相をサイン相、Ｃ相をマイナ
スコサイン相、Ｄ相をマイナスサイン相とすることがで
きる。磁気抵抗の変化は、第１のパターンの１ピッチ長
P1を１サイクルとしている。すなわち、第１の検出ヘッ
ド１におけるマスキング５によって、第２のパターン3b
による磁気抵抗変化がキャンセルされ、第１のパターン
3aによる磁気抵抗変化だけがこの第１の検出ヘッド１に
よって検知されることになる。この第１のパターン3aの
１ピッチ長がP1であり、各パターン片がP1/2の長さで、
P1/2の間隔を開けて並んでいるので、長さP1/2で隣合っ
たＡ相コイル1A1,1A2とＣ相コイル1C1,1C2は逆相の磁気
抵抗変化を示し、Ａ相をコサイン相とするとＣ相はマイ
ナスコサイン相となる。また、A,C相とB,D相の間隔は、
前述のように、P1〔ｎ±（1/4）〕であるから、Ａ相に
対してＢ相はサイン相となり、Ｂ相に対して逆相のＤ相
はマイナスサイン相となる。第１のパターン3aの１ピッ
チ長P1に対応する磁気抵抗変化が１サイクル＝360度で
あるから、従って、各相の磁気抵抗変化は90度づつずれ
るものとなる。すなわち、P1〔ｎ±（1/4）〕のずれ
は、±90度の磁気抵抗変化のずれに対応している。 この磁気抵抗の大きさに応じて、第１のヘッド１に対
するロッド部３の相対的位置を、第１のパターンの１ピ
ッチ長P1の範囲内でアブソリュート値にて検出すること
ができる。この検出を位相方式によって行う場合につい
て説明すると、Ａ及びＣ相の１次コイル1A1,1C1を正弦
信号sinωｔによって励磁し、Ｂ及びＤ相の１次コイル1
B1,1D1を余弦信号cosωｔによって励磁する。すると、
各２次コイル1A2〜1D2の誘起電圧を合成した検出ヘッド
出力信号Y1として、 Y1＝Ksin（ωｔ＋φ１） ……（１） なる交流信号を得ることができる。ここで、φ１は第１
のパターンの１ピッチ長P1の範囲内でのロッド部３の位
置ｘに対応する位相角であり、φ１＝２πP1/xなる関係
にすることができる。Ｋは諸条件に応じて定まる定数で
ある。こうして、第１の検出ヘッド出力信号Y1の基準交
流信号sinωｔに対する位相シフト量φ１が、第１のパ
ターンの１ピッチ長P1の範囲内でのロッド部３の直線位
置ｘを示すものとなる。この位相シフト量φ１は、適宜
の手段によってディジタル又はアナログ的に測定するこ
とができる。 ところで、マスキング５の存在により、第１の検出ヘ
ッド１は第２のパターンには応答しない。したがって、
第１の検出ヘッド１の出力信号Y1には、第２のパターン
の影響は全く現われず、上述のように第１のパターンの
影響のみが現われる。 一方、第２の検出ヘッド２からも、第１の検出ヘッド
１について上述したのと全く同様にして、各２次コイル
の誘起電圧を合成した検出ヘッド出力信号Y2として、 Y2＝Ksin（ωｔ＋φ２） ……（２） なる交流信号を得ることができる。ここで、φ２は第２
のパターンの１ピッチ長P2の範囲内でのロッド部３の位
置ｘに対応する位相角であり、φ２＝２πP2/xなる関係
にすることができる。こうして、第２の検出ヘッド出力
信号Y2の基準交流信号sinωｔに対する位相シフト量φ
２が、第２のパターンの１ピッチ長P2の範囲内でのロッ
ド部３の直線位置ｘを示すものとなる。この位相シフト
量φ２も、適宜の手段によってディジタル又はアナログ
的に測定することができる。 ところで、マスキング６の存在により、第２の検出ヘ
ッド２は第１のパターンには応答しない。したがって、
第２の検出ヘッド２の出力信号Y2には、第１のパターン
の影響は全く現われず、上述のように第２のパターンの
影響のみが現われる。以上の通り、第１のヘッド１と第
２のヘッド２は、実質的に相互干渉せず、自己に対応す
るパターンにのみ実質的に応答して出力信号Y1,Y2を発
生する。第１のヘッド出力信号Y1に基づき得られる位置
検出データDxp1と第２のヘッド出力信号Y2に基づき得ら
れる位置検出データDxp2の一例を第５図（ａ），（ｂ）
に示す。これらのデータDxp1,Dxp2から拡大された範囲
のアブソリュート位置データDxを求めるためには、特開
昭59−79114号に示されたような演算処理によって求め
るものとする。その詳細については特に説明しないが、
要するに２つのパターンのピッチ長P1,P2の違いによ
り、P1×ｎ＝P2×（ｎ−１）の範囲における各パターン
に対応する位置検出データDxp1（これは１ピッチ長P1を
１サイクルとしてサイクリックに変化する）及びDxp
2（これは１ピッチ長P2を１サイクルとしてサイクリッ
クに変化する）の値と原点から現位置までのそのサイク
ル数との間に相関関係が生じることに着目して、所定の
演算を実行するものである。こうして求めた現位置に対
応する一方のパターンのサイクル数（ピッチ数）とその
パターンに対応する位置検出データDxp1又はDxp2との組
合せにより拡大された範囲のアブソリュート位置データ
Dx（第５図（ｃ））を得る。こうして、現位置が精度の
良いアブソリュート値によって特定され、しかもそのア
ブソリュート検出可能範囲は１ピッチ長P1,P2よりもは
るかに拡大されたP1×ｎ又はP2×（ｎ−１）である。 尚、この実施例ではロッドにパターンを配置している
が、パターンを配置する部材は、ロッドに限らず、平板
あるいは任意の物体の平面領域若しくは曲面領域などで
あってもよい。 パターンを配置したロッド部又はその他部材は、位置
検出対象である機械又は装置の一部であってよい。例え
ば、流体圧シリンダのピストンロッド位置を検出する装
置に本発明を応用する場合、ピストンロッドを本発明に
おけるパターン配置部材として利用する。あるいは、機
械の移動体をガイドするためのガイド棒を本発明におけ
るパターン配置部材として利用し、移動体に連動して検
出ヘッドの方が該ガイド棒（つまりパターン配置部材）
に沿って移動するようになっていてもよい。 また、この実施例ではロッド部に第１のパターン及び
第２のパターンの２つのパターンを配置してこれらの夫
々に対応する検出ヘッド部を設けているが、３以上のパ
ターンを配置してこれらの夫々に対応する検出ヘッド部
を設けるようにしてもよい。
に説明しよう。 第１図において、このアブソリュート位置検出装置
は、所定の配置で相互に固定された第１及び第２の検出
ヘッド1,2と、このヘッド内の空間に挿入され、該ヘッ
ドに対して相対的に長手方向（軸方向）に変位可能なロ
ッド部３とを具備している。第１の検出ヘッド１は、所
定の配置で軸方向にずらして配された４相分のコイルを
含んでおり、このコイル内空間にロッド部３を挿入し、
コイルによる磁束がロッド部３の長手方向（軸方向）を
指向するようになっている。各相を便宜上A,B,C,Dなる
符号を用いて区別するものとする。第４図によく示され
ているように、各相Ａ〜Ｄのコイルは１次コイル1A1〜1
D1と２次コイル1A2〜1D2を含んでおり、同じ相の１次コ
イルと２次コイルは同じ位置で巻かれており、個々のコ
イルの長さはP1/2（P1は任意の数）であり、Ａ相とＣ相
のコイルが隣合って配置されており、Ｂ相とＤ相のコイ
ルも隣合って配置されており、A,C相のコイルグループ
とB,D相のコイルグループの間隔は「P1〔ｎ±（1/
4）〕」（ｎは任意の自然数）である。４はクロストー
ク防止用の磁気シールド材である。 第２の検出ヘッド２は、第１の検出ヘッド１と全く同
様の構成であるが、ただ、個々のコイルの長さがP2/2と
なっており、A,C相のコイルグループとB,D相のコイルグ
ループの間隔が「P2〔ｎ±（1/4）〕」となっている。
ここでP1とP2は幾分異なっており、P1×ｎ＝P2×（ｎ−
１）なる関係にある。 第１の検出ヘッド1,第２の検出ヘッド２のコイルの内
側には、夫々マスキング5,6が施されている。マスキン
グ5,6についてはロッド部３を説明した後で説明する。 ロッド部３は、第２図及び第３図に示すように、円筒
側面が４チャンネルに分割されており、対向する２つの
チャンネルCH1,CH3には同じ第１のパターンが配置さ
れ、別の対向する２つのチャンネルCH2,CH4には同じ第
２のパターンが配置されている。ここでチャンネルと
は、パターン配置部材すなわちロッド部における長手方
向に沿うパターン配置領域のことである。第１のパター
ンは、矩形パターン3aを１ピッチ長P1で等間隔に繰返し
設けたものである。すなわち、１つの矩形パターン3aの
長さはP1/2であり、各パターン片の間にはP1/2の開きが
ある。第２のパターンは、矩形パターン3bを１ピッチ長
P2で等間隔に繰返し設けたものである。すなわち、１つ
の矩形パターン3bの長さはP2/2であり、各パターン片の
間にはP2/2の開きがある。パターン3a,3bを構成する物
質は、検出ヘッド1,2の磁界に対するその物質の侵入度
に応じて異なる磁気抵抗変化を生ぜしめるような物質で
ある。そのような物質としては、ロッド部３の他の部分
3cよりも相対的に良導電体から成るもの、あるいは磁性
体から成るもの、を用いるとよい。 第１の検出ヘッド１のマスキング５は、コイルの内側
において、ロッド部３の第２のパターン3bに対応する位
置において、ロッド部３の長さ方向に関する検出ヘッド
１の全長にわたって施されている。第２の検出ヘッド２
のマスキング６は、コイルの内側において、ロッド部３
の第１のパターン3aに対応する位置において、ロッド部
３の長さ方向に関する検出ヘッド２の全長にわたって施
されている。マスキング5,6は、矩形パターン3a,3bを構
成する物質と同じような作用を磁束に対して及ぼす材質
から成るもので、通常は矩形パターン3a,3bと同じ材質
であることが好ましいが、必ずしも全く同一材質でなく
てもよい。このマスキング5,6の作用は、その部分で検
出ヘッド1,2が矩形パターン3b,3aの周期的変化に対して
反応しないようにし、事実上、その矩形パターン3b,3a
の変化に応答する電圧が誘起されないようにする。即
ち、マスキング５の存在により、第１の検出ヘッド１
は、第１のパターンにのみ応答し、第２のパターンには
応答しない。また、マスキング６の存在により、第２の
検出ヘッド２は、第２のパターンにのみ応答し、第１の
パターンには応答しない。 次に、このアブソリュート位置検出装置の検出動作の
一例を、ロッド部３における矩形パターン3a,3bを銅の
ような良導電体により構成し、他の部分3cをこの良導電
体に比べて導電性の低いもの（例えば鉄）により構成し
た場合について考える。第１のヘッド１の各相の１次コ
イル1A1〜1D1による磁束は、各々のコイル長P1/2の範囲
でロッド部３の軸方向に生じる。ロッド部３が軸方向に
変位し、この変位量に応じて第１のパターンの矩形パタ
ーン3aが第１のヘッド１の各コイルの磁界内に侵入する
と、その侵入量に応じて良導電体から成る矩形パターン
3aに渦電流が流れる。この矩形パターン3aがコイル内に
より多く侵入している状態（例えば最大では第４図のＡ
相コイル1A1,1A2に対応している状態）ほどより多くの
渦電流が流れる。反対に矩形パターン3aがコイル内に全
く侵入していない状態（例えば第４図ではＣ相コイル1C
1,1C2に対応している状態）ではほとんど渦電流が流れ
ない。こうして、第１のヘッド１の各相コイルに対する
ロッド部３の矩形パターン3aの侵入度に応じて該矩形パ
ターン3aに渦電流が流れ、この渦電流損による磁気抵抗
変化が第１のヘッド１の各相コイルの磁気回路に生ぜし
められる。各相の２次コイル1A2〜1D2にはこの磁気抵抗
に応じたピークレベルを持つ交流信号が誘起される。各
相のコイル1A1〜1D2の配置のずれにより、各相の磁気抵
抗変化は90度づつずれるようになっており、例えばＡ相
のコサイン相とすると、Ｂ相をサイン相、Ｃ相をマイナ
スコサイン相、Ｄ相をマイナスサイン相とすることがで
きる。磁気抵抗の変化は、第１のパターンの１ピッチ長
P1を１サイクルとしている。すなわち、第１の検出ヘッ
ド１におけるマスキング５によって、第２のパターン3b
による磁気抵抗変化がキャンセルされ、第１のパターン
3aによる磁気抵抗変化だけがこの第１の検出ヘッド１に
よって検知されることになる。この第１のパターン3aの
１ピッチ長がP1であり、各パターン片がP1/2の長さで、
P1/2の間隔を開けて並んでいるので、長さP1/2で隣合っ
たＡ相コイル1A1,1A2とＣ相コイル1C1,1C2は逆相の磁気
抵抗変化を示し、Ａ相をコサイン相とするとＣ相はマイ
ナスコサイン相となる。また、A,C相とB,D相の間隔は、
前述のように、P1〔ｎ±（1/4）〕であるから、Ａ相に
対してＢ相はサイン相となり、Ｂ相に対して逆相のＤ相
はマイナスサイン相となる。第１のパターン3aの１ピッ
チ長P1に対応する磁気抵抗変化が１サイクル＝360度で
あるから、従って、各相の磁気抵抗変化は90度づつずれ
るものとなる。すなわち、P1〔ｎ±（1/4）〕のずれ
は、±90度の磁気抵抗変化のずれに対応している。 この磁気抵抗の大きさに応じて、第１のヘッド１に対
するロッド部３の相対的位置を、第１のパターンの１ピ
ッチ長P1の範囲内でアブソリュート値にて検出すること
ができる。この検出を位相方式によって行う場合につい
て説明すると、Ａ及びＣ相の１次コイル1A1,1C1を正弦
信号sinωｔによって励磁し、Ｂ及びＤ相の１次コイル1
B1,1D1を余弦信号cosωｔによって励磁する。すると、
各２次コイル1A2〜1D2の誘起電圧を合成した検出ヘッド
出力信号Y1として、 Y1＝Ksin（ωｔ＋φ１） ……（１） なる交流信号を得ることができる。ここで、φ１は第１
のパターンの１ピッチ長P1の範囲内でのロッド部３の位
置ｘに対応する位相角であり、φ１＝２πP1/xなる関係
にすることができる。Ｋは諸条件に応じて定まる定数で
ある。こうして、第１の検出ヘッド出力信号Y1の基準交
流信号sinωｔに対する位相シフト量φ１が、第１のパ
ターンの１ピッチ長P1の範囲内でのロッド部３の直線位
置ｘを示すものとなる。この位相シフト量φ１は、適宜
の手段によってディジタル又はアナログ的に測定するこ
とができる。 ところで、マスキング５の存在により、第１の検出ヘ
ッド１は第２のパターンには応答しない。したがって、
第１の検出ヘッド１の出力信号Y1には、第２のパターン
の影響は全く現われず、上述のように第１のパターンの
影響のみが現われる。 一方、第２の検出ヘッド２からも、第１の検出ヘッド
１について上述したのと全く同様にして、各２次コイル
の誘起電圧を合成した検出ヘッド出力信号Y2として、 Y2＝Ksin（ωｔ＋φ２） ……（２） なる交流信号を得ることができる。ここで、φ２は第２
のパターンの１ピッチ長P2の範囲内でのロッド部３の位
置ｘに対応する位相角であり、φ２＝２πP2/xなる関係
にすることができる。こうして、第２の検出ヘッド出力
信号Y2の基準交流信号sinωｔに対する位相シフト量φ
２が、第２のパターンの１ピッチ長P2の範囲内でのロッ
ド部３の直線位置ｘを示すものとなる。この位相シフト
量φ２も、適宜の手段によってディジタル又はアナログ
的に測定することができる。 ところで、マスキング６の存在により、第２の検出ヘ
ッド２は第１のパターンには応答しない。したがって、
第２の検出ヘッド２の出力信号Y2には、第１のパターン
の影響は全く現われず、上述のように第２のパターンの
影響のみが現われる。以上の通り、第１のヘッド１と第
２のヘッド２は、実質的に相互干渉せず、自己に対応す
るパターンにのみ実質的に応答して出力信号Y1,Y2を発
生する。第１のヘッド出力信号Y1に基づき得られる位置
検出データDxp1と第２のヘッド出力信号Y2に基づき得ら
れる位置検出データDxp2の一例を第５図（ａ），（ｂ）
に示す。これらのデータDxp1,Dxp2から拡大された範囲
のアブソリュート位置データDxを求めるためには、特開
昭59−79114号に示されたような演算処理によって求め
るものとする。その詳細については特に説明しないが、
要するに２つのパターンのピッチ長P1,P2の違いによ
り、P1×ｎ＝P2×（ｎ−１）の範囲における各パターン
に対応する位置検出データDxp1（これは１ピッチ長P1を
１サイクルとしてサイクリックに変化する）及びDxp
2（これは１ピッチ長P2を１サイクルとしてサイクリッ
クに変化する）の値と原点から現位置までのそのサイク
ル数との間に相関関係が生じることに着目して、所定の
演算を実行するものである。こうして求めた現位置に対
応する一方のパターンのサイクル数（ピッチ数）とその
パターンに対応する位置検出データDxp1又はDxp2との組
合せにより拡大された範囲のアブソリュート位置データ
Dx（第５図（ｃ））を得る。こうして、現位置が精度の
良いアブソリュート値によって特定され、しかもそのア
ブソリュート検出可能範囲は１ピッチ長P1,P2よりもは
るかに拡大されたP1×ｎ又はP2×（ｎ−１）である。 尚、この実施例ではロッドにパターンを配置している
が、パターンを配置する部材は、ロッドに限らず、平板
あるいは任意の物体の平面領域若しくは曲面領域などで
あってもよい。 パターンを配置したロッド部又はその他部材は、位置
検出対象である機械又は装置の一部であってよい。例え
ば、流体圧シリンダのピストンロッド位置を検出する装
置に本発明を応用する場合、ピストンロッドを本発明に
おけるパターン配置部材として利用する。あるいは、機
械の移動体をガイドするためのガイド棒を本発明におけ
るパターン配置部材として利用し、移動体に連動して検
出ヘッドの方が該ガイド棒（つまりパターン配置部材）
に沿って移動するようになっていてもよい。 また、この実施例ではロッド部に第１のパターン及び
第２のパターンの２つのパターンを配置してこれらの夫
々に対応する検出ヘッド部を設けているが、３以上のパ
ターンを配置してこれらの夫々に対応する検出ヘッド部
を設けるようにしてもよい。
以上の通り、この発明によれば、ロッドその他のパタ
ーン配置部材に２種類以上のパターンを併設し、該部材
に対する検出ヘッドの位置関係に応じた位置検出信号を
各パターン毎に夫々求めるようにしたので、パターン配
置部材を各パターン毎に別々に設ける必要がなくなり、
広範囲にわたる精度の良いアブソリュート位置検出を簡
単な構成の装置によって実現することができる、という
優れた利点がある。
ーン配置部材に２種類以上のパターンを併設し、該部材
に対する検出ヘッドの位置関係に応じた位置検出信号を
各パターン毎に夫々求めるようにしたので、パターン配
置部材を各パターン毎に別々に設ける必要がなくなり、
広範囲にわたる精度の良いアブソリュート位置検出を簡
単な構成の装置によって実現することができる、という
優れた利点がある。
第１図はこの発明の一実施例を検出ヘッド部に関して示
す斜視図、 第２図は同実施例をロッド部に関して示す斜視図、 第３図は第２図のロッド部の横断面図、 第４図は同実施例の検出ヘッド部のうちの第１の検出ヘ
ッドを縦断面で、ロッド部を側面で示す断面側面図、 第５図は同実施例における第１の検出ヘッド及び第２の
検出ヘッドの出力に基づき得られる位置検出データの一
例を示すと共にこれを演算処理して得られる拡大された
範囲のアブソリュート位置データの一例を示すグラフで
ある。 １……第１の検出ヘッド、２……第２の検出ヘッド、３
……ロッド部、3a……第１のパターンを構成する矩形パ
ターン、3b……第２のパターンを構成する矩形パター
ン、3c……ロッド部の他の部分、４……磁気シールド
材、5,6……マスキング、1A1〜1D1……１次コイル、1A2
〜1D2……２次コイル。
す斜視図、 第２図は同実施例をロッド部に関して示す斜視図、 第３図は第２図のロッド部の横断面図、 第４図は同実施例の検出ヘッド部のうちの第１の検出ヘ
ッドを縦断面で、ロッド部を側面で示す断面側面図、 第５図は同実施例における第１の検出ヘッド及び第２の
検出ヘッドの出力に基づき得られる位置検出データの一
例を示すと共にこれを演算処理して得られる拡大された
範囲のアブソリュート位置データの一例を示すグラフで
ある。 １……第１の検出ヘッド、２……第２の検出ヘッド、３
……ロッド部、3a……第１のパターンを構成する矩形パ
ターン、3b……第２のパターンを構成する矩形パター
ン、3c……ロッド部の他の部分、４……磁気シールド
材、5,6……マスキング、1A1〜1D1……１次コイル、1A2
〜1D2……２次コイル。
Claims (3)
- 【請求項１】互いに異なるピッチで長手方向に変化を繰
返す複数のパターンを、磁束に応答する所定の物質によ
り、前記長手方向に沿って夫々別々の領域に配置したロ
ッド状の部材と、 前記複数のパターンの夫々に対応して設けられてなり、
各パターンの１ピッチの変位を１周期とする周期的な位
置検出信号を発生するための複数の検出ヘッドであっ
て、各検出ヘッドは、該複数のパターンのうち自己に対
応するパターン以外のパターンに対面する箇所が前記所
定の物質と同様な作用を磁束に対して及ぼす物質により
覆われたコイルを夫々含んでおり、前記ロッド状部材を
該コイルの空間内に挿入してなり、該ロッド状部材に対
する位置関係に応じて対応する前記パターンとの対応関
係が変化し、該各パターンの１ピッチの変位を１周期と
する周期的な誘導出力信号が前記各検出ヘッド部の前記
コイルに夫々誘導され、この誘導出力信号に基づき前記
位置検出信号を発生する前記複数の検出ヘッド部とを具
えたアブソリュート位置検出装置。 - 【請求項２】前記所定の物質は、磁性体から成るもので
ある特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検
出装置。 - 【請求項３】前記所定の物質は、前記部材の他の部分の
材質よりも相対的に良導電体から成るものである特許請
求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61263924A JP2554479B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | アブソリユ−ト位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61263924A JP2554479B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | アブソリユ−ト位置検出装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175145A Division JP2554465B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | アブソリユ−ト位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62161001A JPS62161001A (ja) | 1987-07-17 |
| JP2554479B2 true JP2554479B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17396159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61263924A Expired - Lifetime JP2554479B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | アブソリユ−ト位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554479B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0473808A1 (de) * | 1990-09-03 | 1992-03-11 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh | Messeinrichtung zur Ermittlung eines Weges oder einer Position |
| JP4660719B2 (ja) * | 2001-04-19 | 2011-03-30 | マッスル株式会社 | 位置検出方法および位置検出装置 |
| CN100386592C (zh) * | 2003-12-19 | 2008-05-07 | 上海交通大学 | 具有防水功能的大量程位移传感器 |
| US7259553B2 (en) * | 2005-04-13 | 2007-08-21 | Sri International | System and method of magnetically sensing position of a moving component |
| US9683869B1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | Mitutoyo Corporation | Electronic absolute position encoder |
| CN106500580B (zh) * | 2016-09-26 | 2019-07-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电涡流位移传感器及其探头和线圈 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5983003A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-14 | Nec Corp | 磁気スケ−ル |
| JPS59164406A (ja) * | 1983-03-03 | 1984-09-17 | Taiyo Tekko Kk | ストローク位置検出用ピストンロッドの製造方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61263924A patent/JP2554479B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62161001A (ja) | 1987-07-17 |
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Legal Events
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