JP3029657B2 - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は油圧シリンダのピストンロッドのストローク
位置等を検出する装置の改良に関するものである。
（従来の技術） 油圧シリンダのピストンロッドのストローク位置を検
出するために、ピストンロッドの表面に軸方向に一定の
ピッチ間隔で非磁性材を埋め込んで磁気スケールを作
り、シリンダ側に取付けた磁気センサの出力信号がピス
トンロッドの移動により正弦波形をもって変化すること
を利用して、分解能の高い位置検出を行うようにした装
置が、本出願人をはじめとして、幾つか提案されている
（特開昭63−263418号、特開平１−269015号、特開平２
−105013号公報他）。
磁気センサはピストンロッドの移動により磁気スケー
ルの１ピッチについて一周期となる正弦波を出力する
が、一対の磁気センサを互いに90゜の位相差をもつ２相
の正弦波を出力するようにピストンロッドの軸方向にず
らせてセットしておき、この２相の出力から三角関数逆
演算により、各ピッチ内でも高分解能にストローク位置
が求められるのである。
具体的には、たとえば実開平１−173604号公報にもあ
るが、次のような手法を用いる。
第10図は、磁気センサの出力波形を示すものである
が、90゜の位相差をもつ２つのセンサ出力は、一方を正
弦波（sin）とすると他方を余弦波（cos）とみなすこと
ができ、この場合、磁気スケールの１ピッチ（０〜２
π）におけるピストンロッド位置によるセンサ出力y1,y
2は、それぞれ y1＝v1sinθ y2＝v2cosθ となる。ところで、v1とv2は磁気センサや磁気スケール
の特性に基づいて決まるピーク電圧値で、v1＝v2となる
ようにゲイン調整ができるとすると、 tanθ＝sinθ/cosθ＝y1/y2 となる。したがって、センサ出力y1とy2から角度位置θ
を求めると、 θ＝tan-1（y1/y2） となる。１ピッチ（あるいは1/2ピッチ）内におけるピ
ストンロッドのストローク位置（精位置）は、θが求ま
ると、 Δｌ＝（p/2π）・θ として演算することができる。（ただしｐ＝ピッチ
量）。
磁気スケールの１ピッチ（1/2ピッチ）づつの粗位置
については、センサ出力のピーク値あるいは振央値をみ
ることにより求められるので、これとピッチ間の精位置
とを合算することにより、１ピッチ内でも非常に高い分
解能をもってストローク位置を測定することが可能とな
るのである。
（発明が解決しようとする課題） ところで、上記において、センサ電圧のピーク値につ
いてはゲイン調整により、v1＝v2となることを前提にし
てストローク位置を算出しているが、実際には２つのセ
ンサ出力信号は、絶えず一定の振幅、振央をもつとは限
らず、これらは磁気センサを構成する磁気抵抗素子の特
性のバラツキ、ピストンロッドの非磁性材の溝深さのバ
ラツキ、あるいは温度変化等によって、振幅や振央がピ
ッチ毎に変動することがあり、これらを正確に補正しな
い限り、算出されたストローク位置の精度は保証されな
い。
つまり第11図にも示すように、磁気スケールのピッチ
毎の溝深さの違いは、磁気センサ出力信号の振幅に直接
的なバラツキを引き起こすと共に、各磁気センサによる
振央レベルの相違、温度変化による振央レベルのドリフ
ト、振幅の変化等が当然のことながら発生する。
この結果、前述したような磁気センサの初期的なゲイ
ン調整だけでは、とくにピッチ毎の振幅の相違等の変動
分を補償することはできず、精度の高い位置検出は難し
くなる。
もちろん、ピストンロッドに刻む磁気スケールの溝深
さの加工を高精度に行うことにより、位置検出精度は改
善されるが、それにも限度があり、しかもこのように高
い加工精度を維持する場合、加工コストの大幅な上昇が
免れえない。
本発明はこのような問題を解決することを目的とする
もので、磁気センサ、スケールの固有の特性を把握しな
がらスケールピッチ毎に出力信号を正規化し、機械的な
精度を必要とすることなしに精密な位置検出を可能とし
た装置を提供するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は第１図にも示すように、移動方向に所定のピ
ッチで非磁性材を配列して形成した磁気スケール51と、
磁気スケールのピッチに対応した正弦波を90゜の位相差
をもって出力する一対の磁気センサ52と、磁気スケール
のピッチ毎の各磁気センサのセンサ信号のピーク値（最
大値と最小値）をそれぞれ更新・格納する手段53と、各
センサ信号のピーク値からピッチ毎の振央値を演算する
手段54と、ピーク値と振央値からセンサ出力の正規化係
数を演算する手段56と、正規化係数に基づいて、振幅レ
ベルを同一にした各センサ信号を算出する手段57と、正
規化した両センサ信号が１ピッチを４等分した領域のど
の領域に存在するかを判断し、その領域内で絶対値が大
きいほうのセンサ信号を選択し、選択したセンサ信号に
おいて、振央値をクロスするカウント値に基づき粗位置
を演算する手段55、正規化した両センサ信号を用いて三
角関数逆演算により粗位置間を所定数に等分して求める
精位置を演算し、両センサ信号の符号の同一性を判断し
て精位置を補正する手段58、及び、粗位置と精位置とを
合算して位置信号を出力する手段59とを備えた。
（作用） センサ出力信号のピーク値は各ピッチ毎にメモリに更
新・格納され、各ピッチにおけるピーク値と振央値の差
の逆数が正規化係数として求められる。
実際のセンサ出力にこの正規化係数を乗じることによ
り、磁気スケールのピッチ毎にセンサ出力の補正がなさ
れ、これにより各振幅レベルの同一化が図れる。
このようにして正規化された２相のセンサ信号が１ピ
ッチを４等分した領域のどの領域に存在するかを判断
し、その領域内で絶対値が大きいほうのセンサ信号を選
択し、選択したセンサ信号において、振央値をクロスす
るカウント値に基づき粗位置と、正規化した両センサ信
号を用いて三角関数逆演算により粗位置間を所定数に等
分して求める精位置を演算し、両センサ信号の符号の同
一性を判断して精位置を補正する手段、これを合算して
位置信号を算出するので、磁気スケールのバラツキ等に
よる出力変動を補償して、精度のよい位置信号を出力す
ることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明を油圧シリンダのピストンロッドスト
ローク位置を検出するために適用した実施例であって、
磁性材で形成されたピストンロッド１の表面には軸方向
に所定の間隔をもって浅い溝が形成され、この溝に非磁
性部材を埋め込んで等ピッチの非磁性部２を形成し、こ
れにより磁気スケール３を構成する。
油圧シリンダのシリンダ側、例えば軸受部４の近傍に
は、ピストンロッド１の変位に伴い磁気スケール３の１
ピッチを一周期として、かつ90゜だけ位相の異なる２相
の正弦波を出力する一対の磁気センサ５が備えられる。
磁気センサ５からの２相の出力信号A,Bは第３図に示
すように、マイコン等により構成されるコントローラ７
に入力され、これに基づいてピストンロッド１のストロ
ーク位置が演算される。
コントローラ７は、基本的には、磁気センサ出力信号
のピーク値をもとにして求めた正規化係数に基づいてセ
ンサ出力を各ピッチ毎に同一振幅レベルに補正し、この
正規化信号に基づいて1/2ピッチ単位の粗位置と、各ピ
ッチ間を所定数に分割した精位置とを求め、これらを合
算してストローク位置を算出するようになっている。
前記出力信号A,Bはサンプルホールド回路SHA,SHB、ア
ナログ・デジタルコンバータADCを介してコントローラ
７の中央演算部CPUに入力される。SHA,SHBは後述するメ
モリRAMへのピーク値の収集時にセンサ信号のピーク値
（最大値、最小値）を取り込んだり、精位置演算のため
のセンサ信号収集時に用いられる。
コンパレータCA,CBはCPUにおいて演算されたセンサ信
号の各ピッチにおける最大値と最小値との中央値、つま
り振央値を比較基準値として各センサ信号A,Bと比較し
て、振央値よりも大きいときにＨレベル、小さいときに
Ｌレベルの信号を出力する。なお、DACA,DACBはCPUで演
算された各振央値をアナログ変換するデジタル・アナロ
グコンバータである。
メモリRAMは、センサ信号A,Bのピーク値等を各ピッチ
毎に順次更新・格納するもので、第４図に示すように、
Ａ相とＢ相に分けられ、ピーク値（最大値と最小値）と
共に格納されたピーク値の内容（信頼度）をあらわすク
ラス値が格納される。
ピーク値は最大値が偶数、最小値が奇数となるように
位置が決められ、実際の測定値が格納されていくのであ
るが、初期セット時には期待値が格納される。そして、
クラス値は格納されているピーク値の内容により異な
る、Me,Es,Guの３種類があり、後述するように、ピーク
値の更新時に更新値を決定するための重みづけ係数をあ
らわしている。
初期セット時は推測値であるGuが、実測時には実測値
であるMeが、そして実測値の結果を他のピッチ位置での
格納値に反映させる概略値としてEsが設定される。な
お、具体的には例えば、Me＝１とすると、Me＞Es＞Guと
なっている。
次に、コントローラ７で実行される演算動作につい
て、第５図〜第７図のフローチャートに基づいて説明す
る。
第７図はセンサ信号A,Bから粗位置と精位置とを求め
てストローク位置の演算を行う処理動作のフローチャー
トであるが、その前に、第５図（Ａ）（Ｂ）による各セ
ンサ信号A,Bの振央値と正規化係数の演算処理と、第６
図によるピーク値の更新・格納処理について説明する。
第５図（Ａ）（Ｂ）は、センサ信号Ａ（Ａ相センサ信
号）と、センサ信号Ｂ（Ｂ相センサ信号）がそれぞれ振
央値をクロスしたときに実行されるもので、まず第５図
（Ａ）において、コンパレータCAの出力が変化したこと
を検出してＡ相センサ信号が振央レベルをクロスしたこ
とを判定すると、同時にＢ相センサ信号のピーク値ホー
ルドを指令する（ステップ１〜２）。
第４図にも示すように、Ａ相センサ信号が振央クロス
位置にあるときは、Ｂ相センサ信号は最大値または最小
値をとるので、これをサンプルホールドしておく。な
お、このＢ相ピーク値の収集及び更新については、第６
図のフローチャートで説明する。
Ａ相センサ信号が振央値をクロスしたときに、磁気ス
ケールの１ピッチまたは1/2ピッチの粗位置が求まり、
また、そのとき両コンパレータCA,CBの出力値が（Ｈま
たはＬのいずかで）一致しているかどうかにより、スト
ローク方向が判断でき、一致しているときは、Ａ相粗位
置カウンタをカウントダウンし、そうでないときはカウ
ントアップする（ステップ4,5）。
Ａ相センサ信号とＢ相センサ信号とは90゜の位相をも
つが、ピストンロッドの移動方向によって、互いの位相
が進んだり遅れたりし、仮に、Ａ相の位相がＢ相よりも
90゜だけ進んでいるストロークが正方向であるとする
と、第４図にもあるように、Ａ相が振央値をクロスした
直後のコンパレータの出力は、常にＢ相のコンパレータ
出力と相違する。したがって、正方向にストロークして
いるときは、Ａ相粗位置カウンタをカウントアップし、
そうでないときは、カウントダウンするのである。
ところで、Ａ相粗位置カウンタと後述するＢ相粗位置
カウンタとは、第８図のグラフにも示すように、Ａ相粗
位置カウンタ値−Ｂ相粗位置カウンタ値＝０または１と
なるように、予め初期設定してあり、ステップ６で、こ
れら両カウンタの値を引き算することにより、粗位置カ
ウンタのエラーチェックすることができる。
つまり、センサ信号線の断線やノイズ過多、コンパレ
ータの出力不良等により、粗位置カウンタが誤動作し、
両カウンタの差値が０または１でなくなったときは、直
ちに異常を判断することができる。なお、異常時にはエ
ラーを出力する（ステップ７）。
次いで、ステップ８でＡ相ピーク値と振央値から、Ａ
相信号の正規化係数の演算を行う。この正規化係数は磁
気スケールピッチ毎のセンサ出力の振幅の違いを補正し
て、同一レベルに整えるための補正係数で、精位置を演
算するときの正規化処理で利用される。
この正規化係数Ascは、1/|ピーク値Ape−振央値Ace|
として求める。なお、このＡ相ピーク値と振央値につい
ては、第５図（Ｂ）のルーチンによって求めた値を用い
る。
仮に｜ピーク値−振央値｜の正規な値を１として、実
測値がその２倍の大きさであったとすると（なお振央値
は後述するように、各ピッチにおいて、最大値と最小値
の中間値として求められる）、この場合の正規化係数は
1/2となり、後述するように、正規化係数をＡ相センサ
信号の振幅に乗じることにより、つまり２倍の振幅値に
この正規化係数（1/2）をかけることにより、振幅値＝
１と補正して、振幅を正規なものと同一レベルに置換す
ることができる。
次いで、先にホールドをかけておいてＢ相信号のピー
ク値を更新する（ステップ９）。この更新処理は後述す
る第６図のフローチャートにしたがって行なわれる。
ステップ10でＢ相振央値の演算を行う時期にあるかど
うかを判断し、センサ信号がピーク値にあるときに、振
央値の演算を行う（ステップ11）。
振央値の演算は、基本的にはストローク方向に応じて
これから進んでいく同一ピッチ内において、最新の最大
値と最小値の中間値として求めるが、振央値そのものは
大きく変動することが少ないため、前後数ピッチ間の最
大値と最小値との平均値として算出することもできる。
この演算結果はＢ相振央値として粗位置演算並びに、
その位置検出精度確保のために出力される（ステップ1
2）。
次ぎに第５図（Ｂ）のＢ相センサ信号振央クロス時の
処理であるが、これはいま説明したＡ相センサ信号振央
クロス時の処理と基本的には同一であるが、反対相であ
ることから、アップダウンカウントの判定が逆になって
いる。
第４図にも示すように、Ｂ相センサ信号が振央値をク
ロスしたときは、Ａ相センサ信号はピーク値をとり、し
たがって、ここでは前記と同じようにして、Ａ相ピーク
値の更新と振央値とが演算され、また、Ｂ相信号正規化
係数が演算される（ステップ１′〜12′）。
次ぎに第６図のピーク値の更新処理は、A,B相信号の
振央クロス時に、互いに反対相に関して行なわれるもの
で、振央クロス時にピークホールドをかけたセンサ信号
ピーク値を取り込んでから、その位置に既に格納されて
いるピーク値のクラスチェックを行う（ステップ21,2
2）。
そして、各クラス毎に設定されている重みづけ係数G
u,Es,Meを選択して、この係数に基づいて更新ピーク値
を算出する（ステップ23〜26）。
この演算は、既に格納されているピーク値に選択され
た係数をかけたものと、現在取込んだピーク値に基準係
数（Ta）をかけたものを加え、これを基準係数と選択係
数とを加えた値で割ることにより行う。なお、選択係数
は前述のように、Me＝１とすると、Me＞Es＞Guの関係を
もち、またTaは通常１である。なお、この基準係数は更
新回数に応じて（1/更新回数）としてもよく、また現在
取込んだピーク値を優先させるためにTa＞１としてもよ
い。
ピーク値の更新は信号取込のエラー等をも考慮し、実
測値が格納されていない初期においても、期待値からで
きるだけ早期に真値に近付け、演算結果の精度を高める
ため、クラスによって異なる重みづけ係数を用いて補正
した値を、現在のピーク値と平均化処理した上で更新ピ
ーク値として格納するのである。
さらに、ステップ28〜33で、現在のピーク値が格納さ
れた位置の２個先、２個前の位置（ピーク値が最大値相
当であれば、その前後のピッチの最大値格納位置にあた
る）のピーク値のクラスが、最も初期の推測値であれ
ば、現在の更新ピーク値を格納し、そのクラスを概略値
に書き替え、このようにして現在までの実測値に基づい
て、前後に格納される期待値としてのピーク値をできる
だけ早い段階で真値に近付ける。
つまり、ステップ28〜30で、２個先のピーク値のクラ
スをチェックし、推測値Guであるときは、格納済みピー
ク値を、現在のピーク値に変更し、そのクラスを概略値
に書き替え、さらに、ステップ31〜33で、２個前のピー
ク値のクラスチェックを行い、同様にして推測値のとき
は、変更と書き替えを行う。
なお、クラスチェックした結果、概略値または実測値
であると判定されたときは、そのままとして、ピーク値
の変更とクラスの書き替えは行わない。
次ぎに第７図のフローチャートにより、以上のように
して求めた振央値、ピーク値、正規化係数等を用いて、
A,B相センサ信号を正規化した上で、粗位置と精位置と
を求め、さらにこれらを合算してストローク位置を算出
する処理行程を説明する。
まず、A,B相センサ信号を同時にサンプルホールドし
た後、A/D変換して、センサ信号As、信号Bsとして取り
込む（ステップ41）。
そして、ステップ42と43で、現在の振央値Ace,Bce
と、正規化（補正）係数Asc,Bscとを用いて、Ａ相とＢ
相のセンサ信号の正規化処理を行う。
Ａ相センサ信号の正規化信号Acoは、センサ信号Asか
ら振央値Aceを引き、前述した正規化係数Ascをかけるこ
とにより求め、同様にして正規化信号Bcoも算出され、
これらにより前述したように、各ピッチにおける振幅レ
ベルが同一レベルに修正される。つまり、第11図のよう
に各ピッチにおける振幅が相違する場合でも、個々を同
一的な振幅をもつ信号に補正できるのである。
次ぎにステップ44でこの正規化信号の合成振幅を求
め、正規化された信号が正しいものであるかどうかを判
定する。
第９図に正規範囲の判定グラフを示すが、両センサ信
号は、sinθとcosθに相当するので、sin2θ＋cos2θ＝
１から描かれるサークルに対して、所定幅の範囲を正規
な状態として、合成振幅がこの範囲に入れば、正規化さ
れた信号AcoとBcoは共に正しい範囲内にあると認定す
る。合成振幅がこの範囲を出ると、正規化された信号は
信頼度に欠けるものと判定され、エラーが出力される。
この範囲は、センサ信号位相差の許容範囲やノイズ許
容レベル等を考慮して決めればよく、これにより、高精
度な位置検出を保証するチェック機能、またセンサ信号
の断線や短絡等による不具合のチェック機能も果たすこ
とができる。
次いでこのA,B正規化信号にもとづき精位置の演算を
行うが、同時に粗位置を表すA,B相粗位置カウンタの値
の選択を行う。
センサ信号は若干のノイズも含んでいるため、振央ク
ロス時の前後の微小角度範囲では粗位置カウンタの値は
信頼性に欠けることもあり、振央クロス時に直ちにその
カウンタ値を採用して単純に精位置に合算すると、思わ
ぬ誤差を生ずることが考えられる。そこで、２つの粗位
置カウンタを用い、しかも粗位置カウンタのカウンタ値
が変化しない領域で、その相の粗位置カウンタを選択し
て精位置と組み合わせることにより、正確度を高めるの
である。
この演算は第８図の正規化信号（Aco−Bco）の合成振
幅のグラフ（sin2θ＋cos2θ＝１）において、45゜線で
分割されたどの領域に現在位置が存在するかの判定から
開始される。
45゜線とは、図示のように原点から｛（1/4），（3/
4），（5/4），（7/4）π｝線を表している。また、Ａ
相粗位置カウンタとＢ相粗位置カウンタの値は、縦軸横
軸を境にして一致したり異なったりする。
この45゜線で分割された４つの各領域では、いずれか
の相の粗位置カウンタが変化するので、現在位置の領域
に対してその１つ前の領域のカウンタ値を選択すれば、
安定して正しい粗位置が確定できる。
そこで、ステップ45で両正規化信号AcoとBcoの絶対値
の大小から領域を判定してから、粗位置と前述した三角
関数逆演算による精位置の算出に入る。つまり、ステッ
プ45〜50において、正規化信号BcoがAcoよりも絶対値で
大きい領域では、Ｂ相粗位置カウンタを選択し、まず、
Ｂ相粗位置カウンタのカウント値から粗位置を求める。
そして精位置Fdは、100/π・tan-1|Aco/Bco|として算
出する。即ち、縦軸（Bco軸）からの偏差量として計算
する。この場合、磁気スケールピッチを2mmに設定し
（したがって粗位置は1mm単位）、この粗位置間を100分
割したものを精位置の単位量（したがって精位置は0.01
mm単位）としてある。なお、さらに高い精度を求めると
きは、粗位置間を100分割ではく、例えば1000分割する
ことも可能で、このときは式中の定数として1000を用い
ることで、0.001mm単位までの精位置を求められる。
なお、この場合、三角関数の逆演算処理として、tan
-1を利用したが、正規化信号合成振幅値を用いてsi
n-1、cos-1による処理を行ってもよい。
このようにして精位置Fdを求めたら、ステップ48で両
相の正規化センサ信号AcoとBcoの符号の同一性を判断し
て、精位置の補正を行う。
もし、符号が相違するならば、ステップ49で補正精位
置として（50＋Fd）を、また符号が同一のときはステッ
プ50で（50−Fd）を算出する。
これに対して、ステップ45で正規化信号Acoの絶対値
がBcoよりも大きいときは、ステップ51〜55に進み、粗
位置としてＡ相粗位置カウンタのカウント値をとり、精
位置をFd＝（100/π）tan-1|Bco/Aco|として横軸からの
偏差量として演算し、両正規化信号の符号の同一性を判
断したうえで、精位置補正を行う。
符号が一致しているときは、ステップ55で精位置とし
て（Fd）を、不一致のときはステップ54において（−F
d）を出力する。
第８図にも示すように、Ｂ相信号が振央値のをクロス
するのは、０→π→０（２π）…で、Ａ相信号のクロス
位置は（1/2）π→（3/2）π→（1/2）π…となる。
そして粗位置信号としては、（7/4）π→（1/4）πは
その間で変化しないＡ相粗位置カウンタ値、（1/4）π
→（3/4）πはＢ相粗位置カウンタ値、（3/4）π→（5/
4）πはＡ相粗位置カウンタ値、（5/4）π→（7/4）π
はＢ相粗位置カウンタ値をそれぞれ選択すればよく、こ
れに精位置信号を合算すると位置信号が得られる。
ここで、精位置は前述したように磁気スケールの1/2
ピッチ間を100分割するので、０→πを100等分、π→０
（２π）を100等分することになる。
いま、角度θが０〜（1/4）πの範囲では、Ａ相セン
サ信号の絶対値が大きく、このとき、両相センサ信号の
符号は同一であるから、この範囲は、Ａ相粗位置カウン
タ値（例えばＮ）に精位置Fdをそのまま加算すればよ
く、ストローク位置St＝Ｎ＋Fd/100となる。
角度θが（1/4）π〜（1/2）πの範囲は、Ｂ相センサ
信号の絶対値が大きく、かつ両相センサ信号の符号は同
一であるので、精位置50−Fdを、Ｂ相粗位置カウンタ値
（Ｎ）に加算する。
例えばθ＝（1/2）πの位置では、Fd＝０となり、精
位置は50となり、ストローク位置StはＮ＋50/100とな
る。
角度θが（1/2）π〜（3/4）πの範囲は、Ｂ相センサ
信号の絶対値が大きく、両センサ信号の符号は相違し、
したがって精位置は、50＋Fdとなり、これをＢ相粗位置
カウンタ値（Ｎ）に加算する。つまり、St＝Ｎ＋（50＋
Fd）/100となる。
さらに角度θが（3/4）π〜πまでの範囲は、Ａ相セ
ンサ信号の絶対値が大きく、両相センサ信号の符号は相
違しているので、精位置は−Fdと補正される。このとき
の粗位置はＡ相粗位置カウンタ値（Ｎ＋１）であり、し
たがってSt＝（Ｎ＋１）−Fd/100となる。なお、Ａ相粗
位置カウンタ値は、図示のようにストローク方向が正の
場合は、π/2の位置でＮからＮ＋１にカウントアップす
る。ストローク方向が逆の場合は３π/2の位置でカウン
トダウンされることになり、正方向移動時と同様にＡ相
粗位置カウンタはＮ＋１となっている。
角度θ＝πのときは、Fd＝０となり、Ａ相粗位置カウ
ンタの値（Ｎ＋１）が、ストローク位置をあらわす。
角度θがπから２π（０）までの範囲も、上記と同様
にして、位置演算を行うことができる。
そして、ステップ56において、粗位置と精位置とを合
算したストローク位置信号Stを出力する。
このようにして、粗位置間を100分割した精位置によ
り補間して、高分解能でストローク位置を算出すること
ができる。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、磁気センサ信号のピー
ク値を、ピストンロッドの全ストロークにわたって、磁
気スケールのピッチ毎に更新・格納していき、これに基
づいてセンサ信号の振幅レベルを同一化する補正、並び
に振央調整を行うため、また、振央値をクロスする付近
が検出位置となっても、そのときカウントが変化しない
側のセンサ信号を基に粗位置を算出し、その粗位置に基
づいて精位置を算出するようにしたので、磁気スケール
の加工誤差によりピッチ毎にセンサの出力信号が変動し
たり、経時的な変化や温度変化による変動を生じても、
常に精度の良い安定した位置検出を行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の実
施例を示すもので、センサ部分の拡大説明図、第３図は
コントローラのブロック図、第４図はセンサ信号とピー
ク値の格納の様子を示す説明図、第５図（Ａ）（Ｂ）は
正規化係数と振央値の演算動作のフローチャート、第６
図はピーク値の更新動作のフローチャート、第７図はセ
ンサ信号の正規化と精位置及び粗位置から位置信号を求
める演算動作のフローチャート、第８図はA,B相信号の
合成振幅特性における粗位置カウンタの値と象限位置の
関係を示す説明図、第９図は同じく合成振幅の説明図、
第10図は公知のストローク位置演算のための説明図、第
11図は実際のセンサ信号の出力波形を示す説明図であ
る。 １……ピストンロッド、２……非磁性部、３……磁気ス
ケール、５……磁気センサ、７……コントローラ。
フロントページの続き (72)発明者 山形 英城 神奈川県相模原市麻溝台１丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内 (56)参考文献 特開 平３−72218（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−176815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−263418（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−19773（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−173604（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−35286（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−57930（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/245 101 G01B 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移動方向に所定のピッチで非磁性材を配列
    して形成した磁気スケールと、磁気スケールのピッチに
    対応した正弦波を90゜の位相差をもって出力する一対の
    磁気センサと、磁気スケールのピッチ毎の各磁気センサ
    のセンサ信号のピーク値（最大値と最小値）をそれぞれ
    更新・格納する手段と、各センサ信号のピーク値からピ
    ッチ毎の振央値を演算する手段と、ピーク値と振央値か
    らセンサ出力の正規化係数を演算する手段と、正規化係
    数に基づいて、振幅レベルを同一にした各センサ信号を
    算出する手段と、正規化した両センサ信号が１ピッチを
    ４等分した領域のどの領域に存在するかを判断し、その
    領域内で絶対値が大きいほうのセンサ信号を選択し、選
    択したセンサ信号において、振央値をクロスするカウン
    ト値に基づき粗位置を演算する手段、正規化した両セン
    サ信号を用いて三角関数逆演算により粗位置間を所定数
    に等分して求める精位置を演算し、両センサ信号の符号
    の同一性を判断して精位置を補正する手段、及び、粗位
    置と精位置とを合算して位置信号を出力する手段とを備
    えることを特徴とする位置検出装置。
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