JP2571394B2

JP2571394B2 - 絶対値型磁気スケール装置

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Publication number: JP2571394B2
Application number: JP62237058A
Authority: JP
Inventors: 孝御子柴
Original assignee: Macome Corp
Current assignee: Macome Corp
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPS6479619A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術Ｄ発明が解決しようとする問題点Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用Ｇ実施例 G₁第１の実施例（第１図） G₂第２の実施例（第７図）Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野本発明は直線移動物体の絶対位置又は変位検出の計測
等に用いられる絶対値型磁気スケール装置に関する。

Ｂ発明の概要本発明は直線移動物体の絶対位置の計測等に用いられ
る絶対値型磁気スケール装置に関し、同一ビットの組み
合せコードが発生しないように第１の磁気トラック上へ
直列的にコードの磁気パターンを記録すると共に第１の
磁気トラックに隣接した第２の磁気トラックに磁気パタ
ーンの１ビット長を周期とする交番磁気パターンを記録
した磁気スケールと、第１の磁気トラック上に記録した
磁気パターンを検出する第１の磁気トラック上に記録し
た磁気パターンを検出する磁気パターンの１ピッチ間隔
内に対向して配された少なくとも２個以上の第１の検出
ヘッド群と、少なくとも２個以上の検出ヘッド群のうち
磁気パターンの１ピッチ間隔内にある検出ヘッド群側に
切換データで切換えられる切換手段と、磁気パターンの
１ピッチ間隔と次の１ピッチ間隔の隣接境界に持ち来さ
れた検出ヘッド群の１つを選択して非繰り返しコード位
置信号を出力する比較手段と、第２のトラック上で1/4
波長ずらせて配置され、第２の磁気トラック上に記録し
た交番磁気パターンを検出する第２及び第３の検出ヘッ
ドと、この第２及びに第３の検出ヘッドから検出された
互に90度の位相差を有する２相信号を供給して、１周期
上の区間絶対位置信号を得る様に成された内挿手段とを
具備し、非繰り返しコード位置信号及び上記１周期上の
区間絶対位置信号とをデコーダに供給し、磁気スケール
全長にわたり高分解能なデジタル絶対値位置信号を発生
させることで、高分解能でスケール幅の小さい絶対値型
磁気スケール装置を得んとするものである。

Ｃ従来の技術計測や位置決め制御等に用いられる磁気スケール装置
には絶対値型磁気スケール装置と、インクリメンタル型
（Incremental type:増分型）磁気スケール装置が知ら
れている。インクリメンタル型磁気スケール装置では移
動物体の単位変位毎に１単位のパルスを指令数値の与え
られた計数回路にフィードバックさせるものであり、絶
対値型磁気スケール装置は移動物体の位置座標値即ち、
原点が常に固定されたものである。この絶対値型磁気ス
ケール装置は、各種産業用機械において直線移動物体の
位置、或いは絶対位置の計測等に多用されている。特
に、インクリメンタル型スケール装置と異なり、一旦電
源を切っても原点に戻す必要性がなく、始動時、或いは
非常時からの起動が早い、外部からのノイズの影響によ
る累積誤差が発生しない、検出ヘッドがスケールから外
れてもスケール上に戻すことにより、その点の絶対位置
が即座に得られる。その上、磁気式であることなどか
ら、各種産業用機械等の悪環境の使用に於ても、高い信
頼性が得られる特徴を有する。

従来のこの様な絶対値型磁気スケール装置の基本的構
成を第13図に示す。同図で、磁気スケール（１）上には
計測に必要なｎビット（第13図では５ビットを示す）の
ビット数と同数の磁気トラック（２）を所定のトラック
間隔（３）を介して磁気スケール（１）の幅方向に並列
的に設ける。この磁気トラック（２）上に並列２進コー
ドの論理値“0"を磁気パターン磁極のＳ極に、論理値
“1"を磁気パターン磁極のＮ極に対応させて記録する。
検出ヘッド（４）はｎ個の磁気ヘッドａ〜ｎ（第13図で
は５個の磁気ヘッドａ〜ｅ）から成り、磁気トラック
（２）にヘッドギャップが対向している。この検出ヘッ
ド（４）は静磁界検出が可能な磁束密度反応型の磁気ヘ
ッドで並列２進コードを検出する。検出ヘッド（４）で
検出された検出信号ａ′〜ｅ′はデテクタ（５）内の零
クロス点を閾値として＋−検出信号を“1"“0"とする比
較器（6a）〜（6e）でデジタル化され、これにより、検
出ヘッドの現在位置の２進絶対値位置信号（第13図では
“00111"＝７を示す）を得ることが出来る。尚第13図で
矢印±は磁気スケール（１）又は検出ヘッド（４）の計
測方向を示す。又、上述の例では磁気スケール（１）に
記録される磁気パターンを２進コードで説明したが、そ
の他、一般にはBCD（２進化10進数）、交番２進などの
コードが用いられている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点従来の絶対値型磁気スケール装置はインクリメンタル
型に比べて優れた点を有するが、反面インクリメンタル
型の様に高い分解能を得ることは非常に困難となる。な
ぜならばスケールを高分解能化すると、微小磁気パター
ンを記録することが難しく、この微小区間を検出するた
めに磁気スケール検出ヘッド間のクリアランスを極端に
小さくしなければならないために磁気スケールと磁気ヘ
ッドのセッティングが困難となり、高分解能なスケール
が製作し難い問題があった。又、第13図の様に磁気スケ
ール（１）の幅方向に並列的に磁気トラック（２）を並
べるために磁気トラック（２）間での磁気的干渉を防止
するためにトラック間隔（３）を設ける必要がある。こ
のため磁気スケール（１）の全幅が非常に大きくなり、
実用に際してトラック間隔（３）が問題となる。

又、磁気スケール（１）を長尺物にしようとすると、
計測に必要なビット数が増加するために磁気トラック
（２）の数を増やさなければならず、磁気スケール
（１）の全幅が非常に大きくなる問題が生ずる。ここで
磁気スケールの全幅を小さくすると、各ビットの磁気ト
ラック（２）の幅とトラック間隔（３）が極端に小さく
なり、磁気ヘッドａ〜ｅのギャップが磁気トラック
（２）からずれる問題と磁気トラック（３）間のトラッ
ク間隔（３）の余裕度が小さくなる等の問題がある。

更に、磁気スケールのパターンの１ピッチ間隔間での
記録コードの切り換え点で不確定な信号を発生する問題
があった。

本発明は叙上の欠点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところはインクリメンタル方法と同等の高い
分解能が得られ、磁気トラック数を減らして磁気スケー
ル（１）の全幅を小さくし、磁気トラック数を増加する
ことなく、長尺な絶対値型磁気スケール装置を得ると共
に磁気パターンの１ピッチ間隔と次の１ピッチ間隔の隣
接境界で発生する不確定な信号の発生を回避し、正確な
絶対位置信号を得る様にしたものである。

Ｅ問題点を解決するための手段本発明の絶対値型磁気スケール装置は第１図に示す様
に同一ビットの組み合せコードが発生しないように第１
の磁気トラック（2a）上へ直列的にコードの磁気パター
ン（9a）を記録すると共に第１の磁気トラック（2a）に
隣接した第２の磁気トラック（2b）に磁気パターン（9
a）の１ビット長を周期とする交番磁気パターン（9b）
を記録した磁気スケール（１）と、第１の磁気トラック
（2a）上に記録した磁気パターン（9a）を検出する磁気
パターン（9a）の１ピッチ間隔Ｐ内に対向して配された
少なくとも２個以上の第１の検出ヘッド群（4a）と、こ
の少なくとも２個以上の検出ヘッド群（4a）のうち磁気
パターン（9a）の１ピッチ間隔Ｐ内にある検出ヘッド群
Ba〜Bg側に切換データで切換えられる切換手段（10）
と、磁気パターン（9a）の１ピッチ間隔Ｐと次の１ピッ
チ間隔Ｐの隣接境界に持ち来された検出ヘッド群Aa〜Ag
より得られる切換データ以外の非繰り返しコード位置信
号を出力する比較手段と、第２のトラック（2b）上で1/
4波長ずらせて配置され、第２の磁気トラック（2b）上
に記録した交番磁気パターン（9b）を検出する第２及び
第３の検出ヘッド（4d）と、この第２及び第３の検出ヘ
ッド（4d）から検出された互に90度の位相差を有する２
相信号を供給して、１周期上の区間絶対位置信号を得る
様に成された内挿手段（８）とを具備し、非繰り返しコ
ード位置信号及び１周期上の区間絶対位置信号とをデコ
ーダ（７）に供給し、上記磁気スケール（１）全長にわ
たり高分解能なデジタル絶対値位置信号を発生させる様
にしたものである。

Ｆ作用磁気スケール（１）に記録された同一ビットの組み合
せコードが発生しない磁気パターン（9a）は少なくと２
個以上の第１検出ヘッド群（4a）によってアナログ信号
として検出され、このアナログ信号はデジタル化されて
不連続な非繰り返しコード信号と成されて、デコーダ
（７）に供給される。一方、第１のトラックの１ビット
長であるピッチＰを周期とする交番磁気パターン（9b）
を記録した第２トラック上に配された第２及び第３の検
出ヘッド（4d）から得られた90度の位相差を有するアナ
ログ信号を内挿器（８）に供給し、この内挿器（８）で
は上記90度の位相差を有するアナログ信号の１周期の位
置に同期した１周期上を０−Ｖ（２進数）の値を有する
デジタル的区間絶対値信号を発生させて、デコーダ
（７）に供給する。デコーダ（７）では不連続な非繰り
返しコード信号を再配置順列化して１ステップがＶとな
る信号を得て、この信号に区間絶対位置信号（０−Ｖの
値を持つ）を加算し、第１の磁気スケールの１ピッチ間
隔Ｐ間近傍で発生す絶対位置不確定部分を回避して磁気
スケール（１）全体に高分解能なデジタル絶対値位置信
号を得るものである。

Ｇ実施例 G₁第１の実施例以下、本発明の絶対値型磁気スケール装置の１実施例
を第１図乃至第６図を参照して説明する。

第１図は本発明の１実施例の系統図を示す。第１図で
磁気スケール（１）は全長がLmmの第１の磁気トラック
（2a）を有し、この第１の磁気トラック（2a）にはｎビ
ットの組合せシリアルコードが磁気スケール（１）の全
長Ｌにわたって一度しか発生しないように組合されると
共に１ビット長のピッチがＰと成る様に非繰り返し磁気
パターン（9a）として記録される。本例では第２図に示
すように７ビットの非繰り返しシリアルコードの配列で
論理値“1"“0"を磁極N,Sに対応させて磁気スケール
（１）の第１の磁気トラック（2a）上に非繰り返し磁気
パターン（9a）として記録される。

磁気スケール（１）には更に第１の磁気トラック（2
a）と所定のトラック間隔（３）を介して第２の磁気ト
ラック（2b）を設ける。この第２の磁気トラック（2b）
には第１の磁気トラック（2a）の１ビット長であるピッ
チＰを周期（一波長）とする交番磁気パターン（9b）を
第１磁気トラック（2a）に同期させて記録する。

上述の第１の磁気トラック（2a）上には第１の検出ヘ
ッド群（4a）の検出面を第１の磁気トラック（4a）に対
し非接触で対向配置する。第１の検出ヘッド（4a）はｎ
ビット（第１図ではｎ＝７）に対応する７つの磁気ヘッ
ドa,b,c,d,e,f,gを第１の磁気トラック（2a）の磁気パ
ターン（9a）のピッチＰの間隔でトラック方向に直列に
配置する。

又、第２の検出ヘッド（4d）の検出面を第２の磁気ト
ラック（2b）に対し非接触で対向配置する。第２及び第
３の検出ヘッド（4d）は第２の磁気トラック（2b）上の
交番磁気パターン（9b）のピッチの1/4波長又は1/4波長
の奇数倍だけ間隔を置いて配置された磁気ヘッド（4
b），（4c）を有する。

更に、第１並びに第２及び第３の検出ヘッド（4a）
｛（4b），（4c）｝（4d）は第１の検出ヘッド（4a）内
の磁気ヘッドａ〜ｇの各々が磁気パターン（9a）のビッ
トの境目にあるとき、第２及び第３の検出ヘッド（4d）
内の磁気ヘッド（正弦波発生用ヘッド）（4b）がＳ極か
らＮ極の境目に来る様に第１並びに第２及び第３の検出
ヘッド（4a），（4d）を互に固定する。又第１並びに第
２及び第３の検出ヘッド（4a），（4d）は静止状態でも
信号が検出可能な磁束密度反応型の静磁界検出可能なア
ナログ出力型磁気ヘッドを用いる。

磁気スケール（１）或は、第１並びに第２及び第３の
検出ヘッド（4a），（4d）を計測方向±に移動させれば
Ｎ磁極でプラス電圧Ｓ磁極ではマイナス電圧を出力す
る。

上記第１の磁気トラツク（2a）上の第１の検出ヘッド
（4a）からは第１の磁気トラック（2a）上に書き込まれ
た非繰り返しコードをｎ本（第１図ではｎ＝７）のワイ
ヤを介してアナログ信号として出力する。即ち、第１の
磁気トラック（2a）上の非繰り返し磁気パターンはｎビ
ットに対応する磁気ヘッドａ〜ｎ（第１図では７ビット
の磁気ヘッドａ〜ｇ）によりＮ磁極でプラス電圧,S磁極
でマイナス電圧のアナログ信号を出力する。

このアナログ信号はｎ個（第１図ではｎ＝７）の比較
器（6a）〜（6n）に供給され、Ｎ磁極（プラス電圧）で
論理値“1",S磁極（マイナス電圧）で論理値“0"とする
ｎビットの非繰り返しデジタルコード出力と成されて、
次段のデコーダ（７）に供給される。比較器（6a）〜
（6g）からのＪ点での７ビット（第１図ではｎビット）
の非繰り返しデジタルコード出力を第６図Ｃに示す。こ
の７ビットの非繰り返しデジタルコード出力は第３図の
コード表に示される様に磁気スケール（１）の全長にわ
たって１度しか発生されないため磁気スケール（１）全
長に対応するｎビットの非連続な絶対値位置信号と考え
てもよい。デテクタ（５）内のデコーダ（７）にはROM,
EPROM（書込み，消去可能読取専用メモリ）等の記憶手
段を有し、この記憶手段内に書き込まれた変換用デコー
ドデータで非連続コードは連続な（順列化）数に並び変
え（再配置）ることによってデコーダ（７）内の順列化
出力ｑ点には第６図Ｄに示す様にｎビットでピッチＰの
粗い階段状の区間絶対値位置信号が磁気スケール（１）
の全長Ｌに亘って求められる。尚、本発明に用いられる
磁気スケール（１）の全長Lmmは磁気スケール（１）に
かきこまれた非繰り返しコードのビット数ｎとこのビッ
トのピッチ長Ｐで定められる下式から求められる。

Ｌ＝2ⁿ×Ｐ ……（１）更に第２の磁気トラック（2b）上の第２の検出ヘッド
（4d）内の第１及び第２の検出ヘッドを構成する磁気ヘ
ッド（4b），（4c）では第２の磁気トラック（2b）に記
録したピッチＰを１周期とする交番磁気パターンから90
度の位相差を有する２相信号、即ちアナログ的な正弦波
信号及び余弦波信号とを検出する。第２及び第３の検出
ヘッド（4d）の出力ｈ点では２本のワイヤが導出されて
内挿器（８）に入力されるがｈ点での出力波形は第６図
Ａに示す如き波形となる。

デテクタ内の内挿器（８）は本出願人が先に提案した
特願昭60−283265号（デコーダを用いる内挿回路）の原
理を応用したもので、これを簡単に説明すると内挿器
（８）は上述の正弦波信号及び余弦波信号を内挿器内の
２組のアナログ−デジタル変換器（図示せず）に供給
し、ｎビットのデジタル正弦波信号とデジタル余弦波信
号に変換し、このｎビットのデジタル正弦波信号及びデ
ジタル余弦波信号の2nビットをアドレスとしてROM等で
構成した内挿器（８）内のデコーダに供給する。このデ
コーダ内の例えばROMには上述の正弦及び余弦信号の１
周期の位置に同期し、１周期上を０〜Ｖ（２進数）の値
とする。デジタル的な区間絶対位置信号を発生させる様
な内挿化パターンを有する。この内挿化パターンは仮想
的なものであるが理解し易くするためにこれを説明す
る。第４図に示す様に正弦波及び余弦波入力を軸とする
直交座標平面を考え、正弦波及び余弦波信号の値によっ
て決まる座標点の軌跡が円になり、この円周と正弦波及
び余弦波の１周期が互に対応することから、１周期に相
当する360゜を内挿数（分割数）Ｖで均等に分割して原
点Ｏを中心とする複数の放射状ブロック1/Vを作り、こ
のブロックに０〜360度に対して０〜Ｖ迄の２進ｍビッ
トのデータを書き込む様にしたもので、これにより、第
５図Ａの正弦波入力（図ではsin入力と記す）及び余弦
波入力（図ではcos入力と記す）をアドレスとして内挿
器（８）に入力すると第５図Ｂの如きデジタル的区間絶
対値位置信号が得られる。第６図Ｂには内挿器（８）の
出力であるｉ点のデジタル数値波形が示されている。

デコーダ（７）内では上述の如く求めた区間絶対位置
信号（第６図Ｂ参照）と階段状の粗い絶対値位置信号
（第６図Ｄ参照）は加算器（7b）で加算され、第６図Ｅ
に示すデジタル的な絶対値位置信号が得られる。

尚上述の構成では加算器（7b）と順列化の為のROMを
別に設けたがROM内で上述の変換が同時に行なわれる様
にデコードデータをセットしてデコーダ（７）の出力で
あるｒ点にＫビットの絶対値位置信号を出力するように
するを可とする。

この様にすれば第２の磁気トラック（2b）からは第１
の磁気トラック（2a）の１ビット区間を更に細かくした
高分解能で連続的なデジタル絶対値位置信号が得られ
る。

本例では従来方式では得られなかった高分解能化の問
題を、デテクタ内の内挿器を用いることで可能とし、さ
らに、スケール全長に対応する粗い絶対値位置信号に、
さらに細かい区間絶対値位置信号を加え、インクリメン
タル方式と同等の高い分解能が得られた。又、磁気スケ
ール上の磁気トラック数は２本であるため、磁気スケー
ル幅を小さくすることが可能となり、且つ、磁気スケー
ルが長くなって必要ビット数が増えても、第１の磁気ト
ラック上の非繰り返しコード及び第１の検出ヘッドのビ
ット数のみが変化するだけで、磁気トラックの数は常に
２本であり、トラックの数を増やすことなく長尺な磁気
スケールを得ることが可能となる。

本例では、出力部にデコーダを用いているため、同一
の磁気スケール装置でデコーダの記憶手段の内容の変え
るだけで、分解能を変えたり、任意の関数を出力するこ
とが可能となる。

G₂第２の実施例第７図乃至第12図は本発明の他の実施例を示すもので
ある。第７図は本発明の絶対値型磁気スケール装置の系
統図を示すものであり、第７図に於いて、磁気スケール
（１）には強磁性体のスケールベースにバリウムフェラ
イト系のゴム磁石テープを第１及び第２の磁気トラック
（2a），（2b）としてトラック間隔（３）を設けて張り
付け、磁気スケール（１）の第１のトラック（2a）に第
２図に示される例えば７ビットの非繰り返しシリアルコ
ードを20mmのピッチＰで記録する。第２の磁気トラック
（2b）には第７図に示されるように第１の磁気トラック
（2a）のピッチＰに同期させて例えば20mm周期の交番磁
気パターンを10mmがＮ極,10mmがＳ極と成る様に記録す
る。第１並びに第２及び第３の検出ヘッド（4a），（4
d）には静磁界検出可能なアナログ出力型磁気ヘッドを
用いる。第１の磁気トラック（2a）に対向配置される第
１の検出ヘッド群（4a）内にはＡ組及びＢ組の少なくと
も２個以上（少なくとも２個以上の２組）の磁気ヘッド
Aa〜Ag,Ba〜Bgを有し、磁気パターン（9a）の１ビット
を１ピッチＰとすると７ビットに対応する位置に２組×
７個の計14個の磁気ヘッドがP/2ピッチ（10mm）ずらせ
て配置され、第２の磁気トラック（2b）に対向配置され
た第２及び第３の検出ヘッド（4d）内には第２のトラッ
ク（2b）上に記録した交番磁気パターン（9b）の1/4波
長又は1/4波長の奇数倍だけ間隔を置いた正弦及び余弦
信号を出力する磁気ヘッド（4b），（4c）が配設されて
いる。

デテクタ（５）内には内挿器（８）、比較器（6a）〜
（6g），デコーダ（７）の外にアナログスイッチ（1
0），反転器（11），発振器（12），ラッチ回路（13）
を有する。第２及び第３の検出ヘッド（4d）内の磁気ヘ
ッド（4b），（4c）から検出された90度位相差を有する
正弦及び余弦の２相アナログ信号のｈ点に於ける波形を
第12図Ａに示してある。内挿器（８）内ではこの２相ア
ナログ信号（第９図及び第11図Ａ参照）を２組のアナロ
グ−デジタル変換器（図示せず）でデジタル信号に変換
し、このデジタル値をアドレスとして第８図に示す内挿
化パターンに示す様に1/200内挿（20mm/200＝0.1mm分解
能）を行なうと共に第10図に示す内挿化パターンに示す
様に1/2内挿を行って、内挿器（８）の出力に第９図Ｂ
及び第11図Ｂに示すデジタル的な８ビットの区間絶対値
位置信号及びデジタル的な１ビットの第１の検出ヘッド
切換信号を得る。これら内挿器（８）の出力点i,uでの
出力波形を第12図B,Cに示してある。内挿器（８）の出
力である区間絶対値位置信号はデコーダ（７）の加算器
（7b）に供給され、内挿器（８）の出力である第１検出
ヘッド切換信号はＡ組及びＢ組の磁気ヘッドAa〜Ag,Ba
〜Bgから出力される各々７本の出力ラインが供給される
７個×２組のアナログスイッチ群（10A），（10B）のゲ
ート信号Ｇとして供給されると共にデコーダ（７）のRO
M（7a）等の順列化回路に供給される。アナログスイッ
チ群（10B）及びデコーダ（７）には第１の検出ヘッド
切換信号がゲート信号Ｇとして直接供給され、アナログ
スイッチ群（10A）には反転器（11）を介して供給され
る。又アナログスイッチ群（10A），（10B）の出力は一
体化され７本のワイヤを介して選択されたアナログ信号
が７つの比較器（6a）〜（6g）に供給される。比較器
（6a）〜（6g）でこのアナログ信号をデジタル化して７
ビットのデジタル信号がデコーダ（７）内のROM（7a）
構成の順列化回路に供給される。内挿器（８）からの１
ビットの第１の検出ヘッド切換信号が“1"であればアナ
ログスイッチ群（10B）が“オン”されアナログスイッ
チ群（10A）は“オフ”される構成となされている。

上述のアナログスイッチ（10A），（10B）の入出力関
係を第12図の波形と共に詳記する。

第１の実施例で第１の磁気トラック（2a）に対向配置
された第１の検出ヘッド（4a）からの信号である第６図
Ｃに示す非繰り返しシリアルコード信号を磁気パターン
とした変化点（14）（磁気パターン（9a）の１ピッチＰ
間隔と次の１ピッチＰ間隔との間）は内挿器（８）の出
力信号との間で同期がずれる。これは第１並びに第２及
び第３の検出ヘッド（4a），（4d）内の磁気ヘッドAa〜
Ag,Ba〜Bg,（4b），（4c）等が互に物理的にずれて、個
々の磁気ヘッドが多少前後するからで、このため最終出
力としての絶対値位置信号が正確に得られなくなる問題
がある。これを避けるために少なくとも２組以上のアナ
ログスイッチ群（10A），（10B）が用いられる。

内挿器（８）で1/2内挿することで得た第１の検出ヘ
ッド切換信号が上述の様に“1"であればアナログスイッ
チ群（10B）が“オン”されてＢ組の磁気ヘッドBa〜Bg
のアナログ出力が比較器（6a）〜（6g）に供給される。
即ち、第７図のｙ点のアナログ出力は第12図Ｄに示す様
に非繰り返しシリアルコードの磁気パターンが次の非繰
り返しシリアルコードの磁気パターンに変化する変化点
（14a）にあるため不安定であるが、Ｂ組の磁気ヘッド
群Ba〜Bgは第12図Ｅに示す非繰り返しシリアルコードの
磁気パターンは「0000000」の確定した中間点（15b）に
あるため安定であるのでＢ組の磁気ヘッド群Ba〜Bgの
「0000000」を選択する。

次に内挿器（８）で1/2内挿して得た第１の検出ヘッ
ド切換信号が“0"となればアナログスイッチ群（10A）
が“オン”されてＡ組の磁気ヘッドAa〜Agのアナログ出
力が比較器（6a）〜（6g）に供給される。即ち第７図の
ｗ点のアナログ出力は第12図Ｅに示す様に非繰り返しシ
リアルコードの磁気パターンが次の非繰り返しシリアル
コードの磁気パターンに変化する変化点（14b）にある
ため不安定であるがＡ組の磁気ヘッド群Aa〜Agは第12図
Ｄに示す非繰り返しシリアルコードの磁気パターンは
「0000000」の確定した中間点（15a）にあるため安定で
あるのでＡ組の磁気ヘッド群Aa〜Agの「0000000」を選
択する。比較器（6a）〜（6g）では磁気パターンのＮ磁
極（プラス電圧）を“1",S磁極（マイナス電圧）を“0"
とする７ビットの非繰り返しデジタル信号（第12図Ｆ）
としてデコーダ（７）に供給する。

デテクタ（５）内のデコーダ（７）では第１の磁気ト
ラック（2a）からの磁気スケール（１）全長に亘って20
mmピッチで形成された第12図Ｆ図示の７ビットの非繰り
返しデジタル信号をROM（7a）で第12図Ｇの様に再配置
順列化する。更に内挿器（８）からの細かい0.1mmピッ
チ８ビットの区間絶対値位置信号（第12図Ｂ）とがデコ
ーダ加算（7b）で加算される。上述の再配置順列化及び
加算が一括して変換されるように、デコーダデータをデ
コーダ（７）にセットする。デコーダ（７）でデコード
が行なわれた信号はラッチ回路（13）でラッチする。ラ
ッチ回路（13）は発振器（12）からのクロック信号（CL
K）に同期して16ビット２進で高分解能デジタルの絶対
値位置信号が第12図Ｈの如く得られる。内挿器（８）も
発振器（12）のクロックでA/D等が行なわれる。本発明
のスケール全長は、上述の（１）式で求められるので本
例の計測全長は2560〔mm〕（２の７乗×20〔mm〕）とな
り、スケール全長内を0.1mm（20mm×1/200）の分解能と
した絶対値位置信号が得られることになる。この様に、
本例では磁気ヘッド組立時の物理的な要因で発生するず
れにより、内挿器出力信号と第１の検出ヘッド出力信号
間で生ずる同期ずれを有効に防止し得る絶対値型磁気ス
ケール装置が得られる。即ち、第１の磁気スケール上の
１ピッチ間隔と次の１ピッチ間隔の境界近傍で発生する
絶対位置不確定部分を切換操作することで回避可能な絶
対値型磁気スケール装置がえらされる。

本発明は上述の実施例に限定されることなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能であることは
勿論である。

Ｈ発明の効果本発明は叙上の様に構成させたので、次の如き顕著な
効果が得られる。

（イ）スケール全長に対応する粗い絶対値に、内挿によ
るさらに細かい区間絶対値を加えることにより、インク
リメンタル方式と同等の高い分解能を得られる。

（ロ）従来の方式では、スケール上に並列にトラックを
設け、且つ、全トラック間に干渉防止のための間隔を必
要とするため、全幅が非常に大きくなってしまうが、本
発明では、トラック数は２本しかないためスケール幅を
小さくすることができる。

（ハ）従来の磁気スケールでは長尺物になると、計測に
必要なビット数だけ並列にトラックをふやさなければな
らず、全幅が非常に大きくなってしまうが、本発明で
は、必要ビット数がふえても第１の磁気トラック及び第
１の検出ヘッドのコード長のみが変化するだけで、トラ
ックの数は常に２本であり、トラックの数を増やすこと
なく長尺な磁気スケールを得ることができる。

（ニ）出力にデコーダを用いているため、同一磁気スケ
ールでありながらデコーダの記憶手段の内容を変えるだ
けで、分解能を変えたり、BCD・２進・交番２進コード
及び、その他独自のコードを自由自在に出力することが
できる。更に、磁気スケール全長に対してデコーダ出力
が一対一で対応しているため、検出ヘッドの移動に対し
て任意の関数曲線を出力したり、リニア補正を加えたり
することができる。

（ホ）従来の方式では高分解能化すると、必然的に磁気
パターンが小さくなるため、スケールとヘッドのクリア
ランスを小さくしなければならなかったが、本発明で
は、細かい部分を担当する区間絶対値信号は、内挿方式
を用いているため、元の磁気パターンは大きなピッチで
済む。これによりクリアランスを大きく取ることがで
き、その結果クリアランス変化に対する余裕度が大きく
なり、実用時における検出ヘッドの設定が容易となる。

（ト）磁気スケールの第１の磁気トラックの磁気パター
ンの１ピッチと次の１ピッチの境界近傍で生ずる絶対位
置不確定要因をＡ組又は、Ｂ組磁気ヘッドから成る第１
の検出ヘッドを切換えること絶対位置不確定要因で生ず
る不確定部分を取り除くことが出来て、磁気スケール全
長に亘って正確な絶対値位置信号が得られる。

（チ）第１の磁気トラック（2a）（アブソリュート磁気
トラック）からスケール全長に亘る粗い絶対位置を得る
と共に、第２の磁気トラック（インクリメンタル磁気ト
ラック）には第１の磁気トラックのピッチＰに同期した
ＮとＳ磁極とからなる交番磁気パターンが記録され、同
パターンより得られるsinとcosの90度位相差を有する２
相波信号により、内挿手段を用いて高分解能な区間絶対
位置信号を生成して、第１の磁気トラックから得られる
粗い絶対位置に加えることにより、スケール全体にわた
りインクリメンタル方式と同等の高い分解能を得られ
る。

（リ）出力部である内挿手段並びに順列化（整列化）と
加算デコーダROMを用いているため、同一磁気スケール
でありながらデコーダは記憶手段の内容を書き換えるだ
けで、分解能を簡単かつ自由に変更することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の絶対値型磁気スケール装置の系統図、
第２図は第１図の説明に供する７ビットの非繰り返しコ
ード配置図、第３図は第１図の説明に供給する７ビット
非繰り返しコード表、第４図は第１図に用いられる内挿
器の内挿化パターン、第５図は内挿器の入出力波形図、
第６図は第１図の動作説明用のタイムチャート、第７図
は本発明の絶対値型磁気スケール装置の他の実施例を示
す系統図、第８図及び第10図は第７図に用いられる内挿
器の内挿化パターン、第９図及び第11図は第７図の内挿
器の入出力波形図、第12図は第７図の動作説明用のタイ
ムチャート、第13図は従来の絶対値型磁気スケール装置
の系統図である。（１）は磁気スケール、（2a）は第１の磁気トラック、
（2b）は第２の磁気トラック、（３）はトラック間隔、
（4a）は第１の検出ヘッド、（4b）は第２の検出ヘッ
ド、（５）はデテクタ、（6a）〜（6g）は比較器、
（７）はデコーダ、（８）は内挿器、（9a）は磁気パタ
ーン、（9b）は交番磁気パターン、（10A），（10B）は
アナログスイッチ、（11）は反転器、（12）は発振器、
（13）は出力ラッチ回路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一ビットの組み合せコードが発生しない
ように第１の磁気トラック上へ直列的に該コードの磁気
パターンを記録すると共に該第１の磁気トラックに隣接
した第２の磁気トラックに該磁気パターンの１ビット長
を周期とする交番磁気パターンを記録した磁気スケール
と、上記第１の磁気トラック上に記録した磁気パターンを検
出する該磁気パターンの１ピッチ間隔内に対向して配さ
れた少なくとも２個以上の第１の検出ヘッド群と、上記少なくとも２個以上の検出ヘッド群のうち磁気パタ
ーンの１ピッチ間隔内にある検出ヘッド群側に上記切換
データで切換えられる切換手段と、上記磁気パターンの１ピッチ間隔と次の１ピッチ間隔の
隣接境界に持ち来された上記検出ヘッド群より得られる
上記切換データ以外の非繰り返しコード位置信号を出力
する比較手段と、上記第２のトラック上で1/4波長ずらせて配置され、上
記第２の磁気トラック上に記録した交番磁気パターンを
検出する第２及び第３の検出ヘッドと、上記第２及び第３の検出ヘッドから検出された互に90度
の位相差を有する２相信号を供給して、１周期上の区間
絶対位置信号を得る様に成された内挿手段とを具備し、上記非繰り返しコード位置信号及び上記１周期上の区間
絶対位置信号とをデコーダに供給し、上記磁気スケール
全長にわたり高分解能なデジタル絶対値位置信号を発生
させて成ることを特徴とする絶対値型磁気スケール装
置。
【請求項２】前記内挿手段に不揮発性記憶手段又は書込
み、消去可能読み出し専用記憶手段を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の絶対値型磁気スケー
ル装置。