JP3184361B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はピストンロッドのスト
ローク位置などを検出する装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【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、ピストンロッド表面に軸方
向にむけ一定のピッチ間隔で弱磁性部を形成して磁気ス
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で変化するこ
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いくつか提案されてい
る（特開平４−１３６７１３号公報参照）。

【０００３】これを説明すると、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
弦波で変化する一対の磁気センサを、互いに９０度の位
相差をもって出力するようにピストンロッドの軸方向に
セットするのであるが、２つのセンサ信号は、絶えず一
定の振幅、振央レベルをもつとは限らず、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
トンロッドの弱磁性部深さのバラツキ、あるいは温度変
化などによって、振幅レベルや振央レベルがピッチごと
に変動することがあり、これらを正確に補正しないかぎ
り、ストローク位置の精度は保証されない。

【０００４】そこで、磁気センサ信号の各ピッチごとの
ピーク値をピストンロッドの全ストロークにわたって格
納・更新していき、これらのデータにもとづいてセンサ
信号の振幅レベルを同一化する補正ならびに振央レベル
の調整を行うことで、磁気スケールの加工精度によりピ
ッチごとにセンサ信号が変動したり、経時的な変化や温
度変化による変動を生じても、常に精度のよい安定した
位置検出を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
では、位置検出のための絶対位置（たとえば原点）の設
定を必ず使用の前に行う必要があり、ピストンロッドの
端部にリミットスイッチを取付けておき、このリミット
スイッチがＯＮになるまでピストンロッドをストローク
させることで、原点リセットのための信号を発生させた
り、ピストンロッドを最縮位置（最も縮んだ位置のこ
と）や最伸位置（最も伸びた位置のこと）までストロー
クさせて原点設定を行っている。

【０００６】しかしながら、使用開始時（電源再立ち上
げ時）に、ピストンロッドをリミットスイッチがＯＮと
なる位置までストロークさせたり、最縮位置や最伸位置
までストロークさせることは、特に全ストロークが長い
場合に（数メートルにもおよぶことがある）、原点設定
に時間がかかり、また煩わしくもある。

【０００７】一方、電源が切れても、バックアップバッ
テリーを用いて位置検出を絶えず行うようにしておけ
ば、この時間のかかる原点設定を電源再立ち上げ時に毎
回行う必要はない。しかしながら、現状のバックアップ
バッテリーの容量はそれほど大きくないため、多大な電
力消費を必要とする磁気センサなどの位置検出のための
装置すべてをバックアップバッテリーで長期間にわたり
動作させることは困難である。

【０００８】そこでこの発明は、バックアップバッテリ
ーの容量を過大にすることなく、位置検出のための絶対
位置のセットを容易にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１図に
示したように、移動方向に所定のピッチで弱磁性部を配
設して形成したメインスケール５１と、このメインスケ
ール５１のピッチに対応した正弦波を９０度の位相差を
もって出力する一対の磁気センサ５２と、前記メインス
ケール５１のピッチごとの各センサ信号のピーク値をそ
れぞれ格納・更新する手段５３と、各ピーク値から各ピ
ッチごとの振央レベルを演算する手段５４と、振央レベ
ルとセンサ信号の比較結果にもとづいて粗位置を演算す
る手段５５と、ピーク値と振央レベルからセンサ信号の
正規化係数を演算する手段５６と、この正規化係数にも
とづいてセンサ信号を補正する手段５７と、二相の補正
された正規化信号を用いて三角関数逆演算により精位置
を演算する手段５８と、粗位置と精位置とを合算した値
を位置データとして演算する手段５９とを備える位置検
出装置において、複数の弱磁性部をその深さを異ならせ
て全移動範囲にわたって設置したサブスケール６１と、
このサブスケール６１の弱磁性部位置に対応した正弦波
を９０度の位相差をもって出力し、かつ弱磁性部深さに
応じて振幅レベルが変化する一対の磁気センサ６２と、
電源の再立ち上げ時かどうかを判定する手段６３と、こ
の電源の再立ち上げ時に前記サブスケール側の一方の相
のセンサ信号（たとえばｓｉｇ［Ｚ_A］）の振央クロス
時を基準点として、隣接する任意の２つの基準点を通過
駆動させる手段６４と、この２つの基準点の通過時に前
記サブスケール側の二相のセンサ信号のピーク値を格納
・更新する手段６５と、各ピーク値から二相のセンサ信
号の振央レベルを演算する手段６６と、前記サブスケー
ル側の一方の相のセンサ信号ｓｉｇ［Ｚ_A］とその振央
レベルとから前記隣接する２つの基準点をそれぞれ検出
する手段６７と、この各基準点の検出時に前記位置デー
タ演算手段５９で演算される位置データをメモリ６８に
それぞれ格納する手段６９と、このメモリ６８に格納さ
れた値から前記隣接する任意の２つの基準点間隔Ｌを計
算する手段７０と、前記２つ目の基準点の検出時に前記
サブスケール側の他方の相のセンサ信号ｓｉｇ［Ｚ_B］
の振幅レベルをメモリ７１に格納する手段７２と、この
格納された２つ目の振幅レベルが前記サブスケール側の
弱磁性部のいずれの深さに対応するかを判定する手段７
３と、この判定結果と前記基準点間隔Ｌの符号とで区分
けされた領域で前記基準点間隔の絶対値にもとづいてア
ドレスＡＤを演算する手段７４と、このアドレスＡＤが
指し示すメモリ７５に格納されている絶対位置データ
で、前記２つ目の基準点の検出時に前記位置データ演算
手段５９で演算される位置データを置き換える手段７６
と、隣接する２つの基準点間隔の符号と前記サブスケー
ル側の他方の相のセンサ信号の前記２つ目の基準点検出
時の振幅レベルとで区分けされた領域ごとに前記アドレ
スＡＤが指し示すメモリ７５に各基準点に対する絶対位
置データを初期設定する手段７７と、この初期設定され
た絶対位置データを電源を切った後もバッテリバックア
ップしておく手段７８とを設けた。

【００１０】第２の発明は、前記初期設定手段７７によ
る初期設定に前記位置データ演算手段５９で演算される
位置データを用いる。

【００１１】

【作用】電源の切断後に位置がずれたときは、電源の再
立ち上げ時に実際の位置と位置データ演算手段５９で演
算される位置データとが違ってしまう。

【００１２】この場合に、第１の発明で電源の再立ち上
げ時に隣接する２つの基準点が検出された時点で、この
２つの基準点間隔の符号と２つ目の基準点検出時のサブ
スケール側の他方の相の振幅レベルとで区分けされた領
域で、基準点間隔の絶対値にもとづいてアドレスＡＤが
演算され、このアドレスＡＤが指し示すメモリ７５に格
納されている絶対位置データで、２つ目の基準点の検出
時に前記位置データ演算手段５９で演算される位置デー
タが置き換えられることから、実際の位置と位置データ
演算手段５９で演算される位置データとのずれがなくさ
れ、基準位置の設定が、隣接する２つの基準点を通過さ
せるだけの短い時間で行われる。

【００１３】また、バッテリバックアップの対象は、絶
対位置データを格納するメモリが主になるため、バック
アップバッテリの容量を過大にすることもない。

【００１４】さらに、サブスケールの弱磁性部が異なる
深さにされると、この異なる深さの数と同じ数だけ同一
の基準点間隔を設けることが可能となる。

【００１５】第２の発明で、初期設定に位置データ演算
手段５９で演算される位置データが用いられることか
ら、絶対位置データの精度がよくなる。

【００１６】

【実施例】図２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ときのスト
ローク検出部の一実施例である。

【００１７】磁性材で形成されたピストンロッド１の表
面には軸方向に等ピッチの弱磁性部２を形成し、これに
より磁気スケール（メインスケール）３を構成する。弱
磁性部２の幅は１ピッチＰの半分である。

【００１８】油圧シリンダのシリンダ側（たとえばチュ
ーブ側軸受部の近傍）には、ピストンロッド１の変位に
伴いメインスケール３の１ピッチを一周期として、かつ
９０度だけ位相の異なる二相の正弦波を出力する一対の
磁気センサ４が備えられる。

【００１９】図３は、マイコンなどから構成されるコン
トローラのブロック図で、磁気センサ４からの二相（Ａ
相とＢ相とする）の信号ｓｉｇ［Ａ］，ｓｉｇ［Ｂ］は
図３に示すように、サンプルホールド回路１１，１２、
アナログ−デジタルコンバータ１３を介して、ＣＰＵ１
４に入力される。

【００２０】各相独立に設けられるデジタル−アナログ
コンバータ１５，１６では、後述するスロットテーブル
ｓｌｏｔ ｔａｂｌｅ上のピーク値から求められた振央
レベル（デジタル値）をアナログ電圧に変換し、その出
力は対応するコンパレータ１７，１８に入力される。

【００２１】コンパレータ１７，１８では、上記の振央
レベルとセンサ信号ｓｉｇ［Ａ］，ｓｉｇ［Ｂ］とを比
較し、図４のように振央レベル（Ａ相センサ信号につい
てｃｅｎ［Ａ］、Ｂ相センサ信号についてｃｅｎ
［Ｂ］）よりもセンサ信号のほうが大きいと、“Ｈ”レ
ベルの出力を、逆のとき“Ｌ”レベルの出力をする。こ
のコンパレータ出力ｓｇｎ［Ａ］，ｓｇｎ［Ｂ］は、後
述する割り込み処理を指示する信号として利用され、ハ
ーフピッチごとにこのコンパレータ出力ｓｇｎ［Ａ］，
ｓｇｎ［Ｂ］が変化する（すなわち各相のセンサ信号が
振央レベルをクロスする）とき、粗位置カウントが行わ
れるとともに、反対相のピーク値の測定、更新が行われ
る。

【００２２】ＣＰＵ１４では、 １）センサ信号ピーク値のメモリ格納・更新処理、 ２）振央レベルの調整処理、 ３）粗位置のカウント処理、 ４）センサ信号の正規化処理、 ５）精位置の演算処理、 ６）粗位置と精位置の組み合わせ処理、 ７）センサ異常検出処理 などを行うのであるが、これらの詳細は特開平４−１３
６７１３号公報に譲るとして、ここではこの発明に関係
する部分だけを以下に概略説明する。

【００２３】〈１〉センサ信号ピーク値のメモリ格納 ＲＡＭ１９には、センサ信号ｓｉｇ［Ａ］，ｓｉｇ
［Ｂ］のピーク値を各ピッチごとに格納するスロットテ
ーブルが、図５に示すようにＡ相とＢ相に分けて設けら
れる。各スロットテーブルｓｌｏｔ ｔａｂｌｅ
［Ａ］，ｓｌｏｔ ｔａｂｌｅ［Ｂ］に格納されるの
は、ピーク値（最大値と最小値）ｐｅａｋとピーク値の
内容を表すクラスｃｌａｓｓである。

【００２４】ピーク値ｐｅａｋは最大値がスロット番号
（後述する粗位置カウンタ値と同一である）の偶数、最
小値が奇数の位置にくるようにあらかじめ決められてお
り、この規則にしたがって実際の測定値が格納されてい
くのであるが、初期セット時にはすべて期待値が格納さ
れる。

【００２５】これに対してクラスｃｌａｓｓはピーク値
の内容により３種類の異なる値（ＭＥＡＳＵＲＥ、ＥＳ
ＴＩＭＡＴＥ、ＧＵＥＳＳ）があり、初期セット時はす
べての位置に推測値ＧＵＥＳＳが、実測時は実測時のス
ロット番号の位置に実測値ＭＥＡＳＵＲＥが、そして実
測値の結果を周辺のスロットテーブルに反映するときは
概略値ＥＳＴＩＭＡＴＥがそれぞれ設定される。なお、
このクラスは、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（ＭＥＡＳＵＲＥ、Ｅ
ＳＴＩＭＡＴＥ、ＧＵＥＳＳ）を表すものである。

【００２６】〈２〉粗位置のカウント、正規化係数とセ
ンサ信号の振央レベルの演算処理 これは、各相のセンサ信号ｓｉｇ［Ａ］，ｓｉｇ［Ｂ］
が、その振央レベルをクロスしたときに実行する。図６
にＡ相センサ信号の振央クロス時の処理を、図７にＢ相
センサ信号の振央クロス時の処理をそれぞれ示すと、い
ずれのセンサ信号の側もほぼ同様の処理であるため、Ａ
相センサ信号の振央クロス時で述べる。

【００２７】Ａ相センサ信号ｓｉｇ［Ａ］の振央クロス
時は、反対相であるＢ相がピーク値（最大値または最小
値）をとるため、Ｂ相センサ信号ｓｉｇ［Ｂ］をサンプ
ルホールドし、その値をＢ相ピーク値として変数ｐｅａ
ｋ［Ｂ］に入れておく（図６のステップ１）。

【００２８】両相のコンパレータ出力ｓｇｎ［Ａ］，ｓ
ｇｎ［Ｂ］の一致、不一致の判定結果でＡ相粗位置カウ
ンタ値ｃｏｕｎｔ［Ａ］をカウントアップまたはカウン
トダウンする（図６のステップ２，３，４）。Ａ相セン
サ信号とＢ相センサ信号とは９０度の位相差をもつた
め、ピストンロッドのストローク方向によって互いの位
相が進んだり遅れたりするので、かりにＡ相の位相がＢ
相よりも９０度だけ進んでいる方向を正方向（図２で左
方向）であるとすると、図４にも示したように、Ａ相セ
ンサ信号ｓｉｇ［Ａ］が震央レベルをクロスした直後の
コンパレータ出力ｓｇｎ［Ａ］は、常に反対相のコンパ
レータ出力ｓｇｎ［Ｂ］のレベルと一致する。したがっ
て、正方向にピストンロッドがストロークしているとき
は、Ａ相粗位置カウンタ値ｃｏｕｎｔ［Ａ］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（図６のステップ２，３、ステップ２，４）。ここま
での処理はＣＰＵの割り込み処理で最優先で行う。

【００２９】なお、Ａ相粗位置カウンタ値ｃｏｕｎｔ
［Ａ］と後述するＢ相粗位置カウンタ値ｃｏｕｎｔ
［Ｂ］とは、両カウンタ値の差が０または１となるよう
にあらかじめ初期設定しているため、両カウンタの値を
引き算することにより、その引き算した値（ｃｏｕｎｔ
［Ａ］−ｃｏｕｎｔ［Ｂ］）が０または１でなければ不
具合（たとえばいずれかの相のセンサ信号の断線など）
があると診断することができる（図６のステップ５）。

【００３０】Ａ相センサ信号ｓｉｇ［Ａ］は、この振央
クロス時からつぎのスロット番号（粗位置カウンタ値と
同一値）に入ったことになり、Ａ相スロットテーブルｓ
ｌｏｔ ｔａｂｌｅ［Ａ］に格納してあるＡ相ピーク値
とＡ相振央レベルｃｅｎ［Ａ］（この振央レベルは、反
対相の振央クロス時に数ピッチの最大値と最小値の平均
値として求められる）とから、Ａ相センサ信号の正規化
係数ｓｃａｌｅ［Ａ］を ｓｃａｌｅ［Ａ］＝１／｜Ａ相ピーク値−ｃｅｎ［Ａ］｜ …（１） により計算する（図６のステップ６）。この正規化係数
ｓｃａｌｅ［Ａ］はメインスケールのピッチごとの振幅
の違いを補正して同一レベルに整えるためのもので、後
述する精位置を演算するときの正規化処理で使用され
る。かりに｜Ａ相ピーク値−ｃｅｎ［Ａ］｜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、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（つ
まり２倍の振幅値にこの正規化係数の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のである。

【００３１】Ｂ相センサ信号のピーク値ｐｅａｋ［Ｂ］
が最大値ｍａｘであるかどうかみて、最大値であれば、
Ｂ相センサ信号の振央レベルｃｅｎ［Ｂ］を演算する
（図６のステップ８，９）。振央レベルの演算は、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
の演算結果は、Ｂ相振央レベルｃｅｎ［Ｂ］として図３
のデジタル−アナログコンバータ１６に出力する（図６
のステップ１０）。

【００３２】〈３〉センサ信号ピーク値の更新処理 図８は両相の更新処理をともに示すものであるが、更新
は振央クロス処理時に、反対相に関して行うため、ここ
ではＢ相側で代表させる（図６のステップ７）。

【００３３】図８において、まずＡ相信号の振央クロス
時にピークホールドをかけたＢ相センサ信号のピーク値
をＡ／Ｄ変換し、Ｂ相ピーク値ｐｅａｋ［Ｂ］として取
り込む（図８のステップ２１）。このＢ相ピーク値がか
りに６番目に相当するとしたとき、６番目のクラスにあ
る値（ＭＥＡＳＵＲＥ、ＥＳＴＩＭＡＴＥ、ＧＵＥＳＳ
のいずれか）に対応して重みづけ係数（ＭＥＡＳＵＲＥ
ＷＥＩＧＨＴ、ＥＳＴＩＭＡＴＥ ＷＥＩＧＨＴ、ＧＵ
ＥＳＳ ＷＥＩＧＨＴのいずれか）を選択し、変数ｗｅ
ｉｇｈｔに入れる（図８のステップ２２〜２５）。

【００３４】この変数値ともう１つの重みづけ係数Ｔ
ＷＥＩＧＨＴにもとづいて６番目のピーク値を 最新値＝（従来値＊Ｔ ＷＥＩＧＨＴ＋ｐｅａｋ［Ｂ］＊ｗｅｉｇｈｔ） ／（Ｔ ＷＥＩＧＨＴ＋ｗｅｉｇｈｔ） …（２） により更新する（図８のステップ２６）。６番目のクラ
スｃｌａｓｓは実測値ＭＥＡＳＵＲＥで入れ替える（図
８のステップ２７）。

【００３５】上記の重みづけ係数のＴ ＷＥＩＧＨＴ、
ＭＥＡＳＵＲＥ ＷＥＩＧＨＴは通常１で、その他に関
しては、ＭＥＡＳＵＲＥ ＷＥＩＧＨＴ＜ＥＳＴＩＭＡ
ＴＥ ＷＥＩＧＨＴ＜ＧＵＥＳＳ ＷＥＩＧＨＴの関係を
満足する値を選択している。

【００３６】また、現在のスロット番号（粗位置に相
当）の２個先と２個前のピーク値に対するクラスがＧＵ
ＥＳＳであれば、格納済みのピーク値に代えて現在の更
新ピーク値（つまり更新したばかりの６番目のピーク
値）を格納し、かつクラスをＥＳＴＩＭＡＴＥに変更す
ることで、スロットテーブル内のピーク格納値を早い段
階で真の値に近づけるようにする（図８のステップ２８
〜３３）。

【００３７】〈４〉精位置の演算、粗位置との組み合わ
せ処理 この処理を図９に示すと、これは一定時間ごとに行う。

【００３８】まず最初に、両相のセンサ信号を同時にサ
ンプルホールドした後、順次Ａ／Ｄ変換処理を行い、各
相のセンサ信号ｓｉｇ［Ａ］、ｓｉｇ［Ｂ］としてとも
に取り込む（図９のステップ４１）。

【００３９】センサ信号と振央レベル、上記の正規化係
数を用いて各相の正規化信号（正規化振幅の信号）ｃｏ
ｒｒｅｃｔ［Ａ］、ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］を ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］ ＝ｓｃａｌｅ［Ａ］＊［ｓｉｇ［Ａ］−ｃｅｎ［Ａ］］ …（３） ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］ ＝ｓｃａｌｅ［Ｂ］＊［ｓｉｇ［Ｂ］−ｃｅｎ［Ｂ］］ …（４） の式でそれぞれ計算する（図９のステップ４２，４
３）。

【００４０】なお、正規化信号ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］，
ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］から合成振幅を求め、これが許容
範囲内に入っているかどうかをみて、入っていなければ
不具合（たとえば磁気センサ４の断線や短絡など）があ
ると診断することができる（図９のステップ４４）。こ
の範囲は、ノイズの許容レベル、二相のセンサ信号の位
相差の許容範囲などを考慮して決めればよい。

【００４１】正規化信号ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］、ｃｏｒ
ｒｅｃｔ［Ｂ］からは図１０のグラフを用いて精位置を
演算する。これを簡単に説明すると、たとえばメインス
ケールのピッチを２ｍｍ（粗位置は１ｍｍ単位）とし、
精位置は、粗位置間を１００分割（精位置は０．０１ｍ
ｍ単位）したとき、現在点が図１０においてＣ１点にあ
るとしたときの精位置ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ［１０^-2ｍ
ｍ］を求めることを考える。このとき、θ：π＝ｆｉｎ
ｅ ｄｉｓｐｌ：１００の関係が成立するので、 ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ＝（１００／π）＊θ …（５） の式が得られる。一方、ｔａｎθ＝｜ｃｏｒｒｅｃｔ
［Ｂ］｜／｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］｜の関係を用いて θ＝ｔａｎ^-1｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］｜／｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］｜ …（６） によりθを求めることができるため、これを（５）式に
代入すれば、 ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ＝（１００／π） ＊ｔａｎ^-1｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］｜／｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］｜ …（７） の式を得る。

【００４２】こうして得られた（７）式より、正規化信
号ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］，ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］を用い
れば、Ｃ１点の精位置を求めることができるわけであ
る。したがって、ストローク位置は、三角関数の逆演算
で求めた（７）式の精位置ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌに粗位
置を合算すればよく、 ストローク位置［ｍｍ］＝粗位置＋ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ／１００…（８） によりもとめることができるのである（図９のステップ
５６）。

【００４３】実際の精位置は、図１０のグラフ上におい
て、４５度線（一点鎖線で示す）で分けられた４つの領
域のいずれに現在点が存在するかで異なり、Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４の各点ではそれぞれ Ｃ２点の精位置＝−ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ …（９） Ｃ３点の精位置＝５０−ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ …（１０） Ｃ４点の精位置＝５０＋ｆｉｎｅ ｄｉｓｐｌ …（１１） により計算することができる。

【００４４】このため、精位置の算出は、図１０のグラ
フ上において、４５度線で分けられた４つの領域のいず
れに現在点が存在するかの場合分けを行い、その結果に
より上記の（８）式〜（１１）式の４つ式から選択して
いる（図９のステップ４８〜５０，ステップ５３〜５
５）。

【００４５】粗位置については、２つの正規化信号の絶
対値の比較によりカウンタ値が変化しない側の粗位置カ
ウンタ値を選択している（図９のステップ４５，４６，
５１）。｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］｜≦｜ｃｏｒｒｅｃｔ
［Ａ］｜の領域ではＡ相粗位置カウンタ値が変化しない
ためＡ相の側を、また｜ｃｏｒｒｅｃｔ［Ｂ］｜＞｜ｃ
ｏｒｒｅｃｔ［Ａ］｜の領域になると、Ｂ相の側を選択
してそれぞれ粗位置を表す変数ｃｏａｒｓｅ ｄｉｓｐ
ｌに入れるのである（図９のステップ４５，４６、ステ
ップ４５，５１）。

【００４６】このようにして、二相のセンサ信号のピー
ク値情報をピストンロッドの全ストロークにわたり、メ
インスケールのピッチごとにスロットテーブル（メモ
リ）に蓄えて更新し、これらの情報をもとに、振央レベ
ルの調整、センサ信号の正規化調整を適宜実施するの
で、磁気センサ信号が変動しても、絶えず高精度な位置
検出を行うことができる。

【００４７】以上で概説を終える。さて、位置検出のた
めの原点などの絶対位置の設定を必ず使用の前に行うた
め、ピストンロッドの端部にリミットスイッチを取付け
ておき、このリミットスイッチがＯＮになるまでピスト
ンロッドをストロークすることで原点リセットのための
信号を発生させたり、ピストンロッドを最縮位置や最伸
位置までストロークさせて原点設定を行うのでは、特に
全ストロークが長い場合に絶対位置設定に時間がかか
り、また煩わしくもある。

【００４８】一方、電源が切られても、バックアップバ
ッテリーを用いて位置検出を絶えず行うようにすれば、
絶対位置設定を電源再立ち上げ時に毎回行う必要はない
のであるが、バックアップバッテリーの容量はそれほど
大きくないため、多大な電力消費を必要とする磁気セン
サなどの位置検出のための装置すべてをバックアップバ
ッテリーで長期間にわたり動作させることは困難であ
る。

【００４９】これに対処するため、この例ではメインス
ケール３とは別に図２に示したサブスケール６と磁気セ
ンサ７を設け、このサブスケール側のセンサ信号にもと
づいてピストンロッドの絶対位置の設定を行う。

【００５０】図２において、ピストンロッド１の全スト
ロークの中心位置を左右の対称軸にして、図で左方向と
右方向とに間隔を徐々に大きくして６つの弱磁性部５を
形成し、これにより磁気スケール（サブスケール）６を
構成する。中心位置にもっとも近い２つの弱磁性部５，
５の間の間隔Ｌ₀が最も小さく（つまりＬ₀＜Ｌ₁＜Ｌ₂＜
Ｌ₃＜Ｌ₄＜Ｌ₅である）、弱磁性部５の軸方向幅はすべ
てこの半分（Ｌ₀／２）である。異なる間隔で配設した
弱磁性部５の位置が、メインスケール３の側の弱磁性部
２の位置により規制されることはない。

【００５１】また、全ストロークの中心位置より左側と
右側とで弱磁性部深さが異なり、左側の弱磁性部深さＳ
₁が右側の弱磁性部深さＳ₂より浅く形成されている。

【００５２】こうして構成されるサブスケール６に対応
する油圧シリンダのシリンダ側にも、メインスケール側
と同様に、９０度だけ位相の異なる二相の正弦波を出力
する一対の磁気センサ７が備えられる。

【００５３】磁気センサ７からの二相（Ｚ_A相とＺ_B相と
する）の信号ｓｉｇ［Ｚ_A］，ｓｉｇ［Ｚ_B］に対して
は、図１１に示すようにＺ_A相信号ｓｉｇ［Ｚ_A］がその
振央レベルｃｅｎ［Ｚ_A］をクロスする点（●印で示
す）を基準点（つまり弱磁性部５の中心位置に相当す
る）とするため、これと反対相のＺ_B相信号ｓｉｇ
［Ｚ_B］が所定の判定レベルｂａｓＺ以下であること
（斜線部で示す）を条件として、基準点以外のＺ_A相信
号の振央クロス点と識別する。

【００５４】上記の判定レベルｂａｓＺは、Ｚ_B相の振
央レベルｃｅｎ［Ｚ_B］と、弱磁性部深さがＳ₁のときの
振幅レベルｌｅｖ１を用いて、 ｂａｓＺ＝ｃｅｎ［Ｚ_B］−ｌｅｖ１／２ …（１２） の式で求めることができる。

【００５５】サブスケール側のコントローラのブロック
図を図１２に示すと、メインスケール側に対して設けた
図３とほぼ同様である。たとえば、Ｚ_A相側のコンパレ
ータ２７からの出力ｓｇｎ［Ｚ_A］（Ｚ_A相信号ｓｉｇ
［Ｚ_A］がその振央レベルｃｅｎ［Ｚ_A］より大きいと
“Ｈ”レベルの出力を、ｃｅｎ［Ｚ_A］より小さいとき
は“Ｌ”レベルの出力をする。）が変化したときがＺ_A
相信号ｓｉｇ［Ｚ_A］の振央クロス点になる。

【００５６】ＣＰＵ１４では、Ｚ_A相信号ｓｉｇ［Ｚ_A］
の振央クロス点で割り込み信号が出ると、コンパレータ
３０の出力をチェックし、“Ｌ”レベルの出力のとき、
基準点であることをソフトウエア上で判断する。また、
Ｚ_A相信号の振央クロス時にＺ_B相の振幅レベルが弱磁性
部深さＳ₁とＳ₂のいずれに対応する振幅レベル（Ｓ₁に
対するのが所定値ｌｅｖ１、Ｓ₂に対するのが所定値ｌ
ｅｖ２で、ｌｅｖ１＜ｌｅｖ２である）であるかの判断
を行う。たとえば、Ｚ_B相の振幅レベルが（ｌｅｖ１＋
ｌｅｖ２）／２以上あればｌｅｖ２、これ以下であれば
ｌｅｖ１と判断するのである。

【００５７】なお、Ｚ_B相の振幅レベルがどちらの振幅
レベルにあるかの判断は次のようにして行うこともでき
る。図１６のように、所定の振幅判定用レベルｂａｓＬ
を、 ｂａｓＬ＝ｃｅｎ［Ｚ_B］−（ｌｅｖ１＋ｌｅｖ２）／２ …（１３） の式で計算すると、この振幅判定用レベルｂａｓＬとＺ
_B相信号ｓｉｇ［Ｚ_B］の大小により、ｂａｓＬ＞ｓｉｇ
［Ｚ_B］のときｌｅｖ２、それ以外でｌｅｖ１と判断す
ることができる。また、この判断を図１７のように、ハ
ードウエアの構成で（（１３）式のｂａｓＬをアナログ
出力するためのデジタル−アナログコンバータ４１と、
このコンバータ出力とＺ_B相信号とを比較するコンパレ
ータ４２とを加える）、行うこともできる。ただし、ソ
フトウエア上でまたはハードウエア上で構成するにせ
よ、いずれの場合も振幅レベルの判断はＺ_A信号の振央
クロス時（つまり基準点の検出時）に行わなければなら
ないことはいうまでもない。

【００５８】図１２のＲＡＭ３１（図３のＲＡＭ１９と
同一）には、各相ともセンサ信号ｓｉｇ［Ｚ_A］，ｓｉ
ｇ［Ｚ_B］のピーク値の情報と後述する各基準点におけ
る絶対位置データとが格納され、このＲＡＭ３１は、Ｃ
ＰＵ１４の電源が切れてもその内容が保持されるように
バッテリバックアップされる。

【００５９】図１２においてＣＰＵ以外の他の要素は、
センサ信号ｓｉｇ［Ｚ_A］，ｓｉｇ［Ｚ_B］のピーク値と
振央レベルを決定するために設けたもので、メインスケ
ール側のピーク値と振央レベルの決定のために用いる要
素と同一の構成である。

【００６０】コントローラでは、使用のためＣＰＵ１４
の電源が再度立ち上げられると、図１３に示した処理を
行う（図１３のステップ６１）。

【００６１】まず、ピストンロッド１をいずれかの方向
にストロークさせることによって１つ目の基準点を検出
した際に、メインスケール側のセンサ信号ｓｉｇ
［Ａ］，ｓｉｇ［Ｂ］にもとづいて演算される、上記の
ストローク位置データの最新値（図９のステップ５６で
計算されるｄｉｓｐｌのこと）を変数Ｘ₁に、Ｚ_B相信号
の振幅レベルを変数ＡＺ₁に入れ（図１３のステップ６
２，６３）、２つ目の基準点の検出時にも、ストローク
位置の最新値を変数Ｘ₂に、Ｚ_B相信号の振幅レベルを変
数ＡＺ₂に入れ（図１３のステップ６４，６５）、２つ
の変数Ｘ₁，Ｘ₂の値から基準点間隔Ｌ（＝Ｘ₂−Ｘ₁）を
計算する（図１３のステップ６６）。なお、基準点の検
出は、前述したようにＺ_A相信号ｓｉｇ［Ｚ_A］がその振
央レベルｃｅｎ［Ｚ_A］に等しくかつＺ_B相信号ｓｉｇ
［Ｚ_B］が判定レベルｂａｓＺ以下であるときである。

【００６２】この２つの基準点の検出後に、この２つの
基準点の検出というのが、変数ＡＺ₂の値がｌｅｖ１と
ｌｅｖ２のいずれの振幅レベルにあるかの判定結果と基
準点間隔Ｌの符号が正負のいずれの符号であるかの判定
結果とで区分けされる４つの領域のいずれの場合である
かを判定する（図１３のステップ６９，７０，７１）。
これは、図２においてピストンロッド１がどう動くかに
より、 ＡＺ₂＝ｌｅｖ２かつＬ＞０の領域 ＡＺ₂＝ｌｅｖ１かつＬ＞０の領域 ＡＺ₂＝ｌｅｖ１かつＬ＜０の領域 ＡＺ₂＝ｌｅｖ２かつＬ＜０の領域 の４つの領域に分けることができるからである。たとえ
ば、電源再立ち上げ時にピストンロッドが全ストローク
のほぼ中心位置にあってこれより伸び側（図で左方向）
に動くときがの領域、この反対に中心位置より縮み側
に動くときがの領域となるわけである。同様にして、
電源立ち上げ時にピストンロッドが最縮位置の近くにあ
ってこれより伸び側に動くときがの領域、また電源立
ち上げ時にピストンロッドが最伸位置の近くにあってこ
れより縮み側に動くときがの領域である。このよう
に、領域判定を行うのは、ＣＰＵの電源を切った後にピ
ストンロッドが動くことによって、電源の再立ち上げ時
にピストンロッド１の位置がどこにあるかわからないか
らである。

【００６３】なお、｜Ｌ｜＜Ｌ₀のときは、同一の基準
点を２度続けてよぎった場合が相当し、この場合には基
準点間隔を正確に計算できないと判断して、Ｘ₂の値を
Ｘ₁に、ＡＺ₂の値をＡＺ₁に移してステップ６４に戻る
ことで（図１３のステップ６７，６８，６４）、領域の
判定には進まない。

【００６４】４つの領域のいずれにあるかがわかると、
その判定された各領域ごとに基準点間隔の絶対値｜Ｌ｜
から の領域→ＡＤ＝｜Ｌ｜＊ｍ＋ｂａｓｅ１ …（１４） の領域→ＡＤ＝｜Ｌ｜＊ｍ＋ｂａｓｅ３ …（１５） の領域→ＡＤ＝｜Ｌ｜＊ｍ＋ｂａｓｅ４ …（１６） の領域→ＡＤ＝｜Ｌ｜＊ｍ＋ｂａｓｅ２ …（１７） ただし、ｂａｓｅ１〜ｂａｓｅ４；任意のアドレス（整
数値） の式でアドレスＡＤを演算する（図１３のステップ６
９，７０，７２、ステップ６９，７１，７４、ステップ
６９，７１，７５、ステップ６９，７０，７３）。

【００６５】前述のように２つの基準点を検出したが、
（１４）式〜（１７）式のアドレスＡＤは２つ目（つま
り後で検出した側）の基準点に対する絶対位置データの
入っている格納場所を指し示すものである。

【００６６】この絶対位置データの入っているＲＡＭを
図１４に示す。たとえば、上記のの領域（ＡＺ₂＝ｌ
ｅｖ２かつＬ＞０の領域）で説明すると、２つ目の基準
点を検出するのは、図２よりｈ₇，ｈ₈，ｈ₉，ｈ₁₀，ｈ
₁₁，ｈ₁₂（ｈにつけた番号は絶対位置の識別番号）の各
絶対位置を通過したときであるから、合計６つのケース
があり、これと同数の格納場所に各ケースに対応させて
絶対位置データがあらかじめ格納されている。いまかり
に、２つ目の基準点としてｈ₈の絶対位置を通過したと
きで考えると、このときの基準点間隔はＬ₁よりアドレ
スＡＤ（＝Ｌ₁＊ｍ＋ｂａｓｅ１）で指し示される格納
場所には、ｈ₈に対する絶対位置データが入っていると
いうわけである。

【００６７】このように、絶対位置データ格納用のＲＡ
Ｍでは、上記〜の各領域で２つ目の基準点を検出す
る場合の数と同数の格納場所を用意しており、各場合に
対応させて絶対位置データをあらかじめ格納しているの
である。

【００６８】上記の（１４）式〜（１７）式のアドレス
ＡＤからはこれが指し示す格納場所に入っている絶対位
置データを読み出し、この読み出した絶対位置データ
で、２つ目の基準点の検出時に上記のメインスケール側
のセンサ信号にもとづいて演算されるストローク位置デ
ータ（たとえばＡ相とＢ相の各粗位置カウンタ値）を書
き換える（図１３のステップ７６）。このストローク位
置データの置き換えは電源の再立ち上げ後に一度だけ行
う。

【００６９】電源を切った後にピストンロッドが何かの
都合で動いたときは、動いた後のピストンロッドの実際
のストローク位置と、メインスケール側のセンサ信号に
もとづいて演算される上記のストローク位置データとが
合わなくなるが、この絶対位置データを用いての置き換
えにより、電源切断後にピストンロッドに生じるずれが
無くされるわけで、このことは電源の再立ち上げごとに
絶対位置が設定されることを意味する。

【００７０】（１４）式〜（１７）式のｍは基準点間隔
Ｌを整数値に変換するための定数で、基準点間隔の差を
識別できるように選択し、かつ絶対位置データ格納のた
めに必要なワード数に応じて決めればよい。

【００７１】なお、絶対位置データの置き換えが完了し
た時点で、ＣＰＵ１４から外部に絶対位置データの置き
換え完了の情報を出力することで（図１３のステップ７
７）、電源の再立ち上げから絶対位置データの置き換え
までの位置検出とそれ以降の位置検出とを識別すること
ができる。

【００７２】ところで、上記のアドレスＡＤが指し示す
場所の絶対位置データを利用するためには、その前提と
して、そのアドレスＡＤが指し示す場所に絶対位置デー
タを初期設定しておかなければならない。

【００７３】このため、コントローラでは図１５に示し
た初期設定の処理を行う。この処理の内容は、図１３と
ほぼ同様である（図１５のステップ８２〜９５）。

【００７４】図１３の場合と異なる点は、工場からの出
荷前にピストンロッド１を１往復動かしつつ、隣接する
２つの基準点を検出した後にその２つの基準点間隔Ｌの
正負の符号およびＺ_B相信号の振幅レベルで区分けした
領域ごとに演算されるアドレスＡＤが指し示す格納場所
に、２つ目の基準点検出時にメインスケール側のセンサ
信号にもとづいて演算されるストローク位置データを絶
対位置データとして次々と格納してゆく点（図１５のス
テップ８２〜９７、ステップ８４〜９７、ステップ８４
〜９７、……）と、この格納した絶対位置データをＣＰ
Ｕ１４の電源を切った後もバッテリバックアップしてお
く点とである。

【００７５】たとえば、ピストンロッド１を最縮位置
（絶対位置の原点）から最伸位置まで動かし、その後に
最縮位置に戻すとすれば、ピストンロッド１を最縮位置
にもってきてメインスケール側のストローク位置データ
（つまりＡ相とＢ相の各粗位置カウンタ値および精位
置）をゼロにセットすることから始める（図１５のステ
ップ８１）。

【００７６】ピストンロッド１が最縮位置から全ストロ
ークの中心位置まで伸びるときはＬ＞０かつＺ_B相の振
幅レベルがｌｅｖ１にあるから、上記の（１５）式でア
ドレスＡＤを演算し、このアドレスＡＤが指し示す格納
場所に変数Ｘ₂の内容を移し（図１５のステップ８９，
９１，９４，９６）、Ｘ₂の値をＸ₁に、ＡＺ₂の値をＡ
Ｚ₁に移し（図１５のステップ９７）、さらに２つ目の
基準点の検出時からの処理を繰り返して行うと（図１５
のステップ８４〜９７）、ピストンロッド１が全ストロ
ークの中心位置まで伸びた時点で、図１４において任意
のアドレスｂａｓｅ３を基準にして５つの格納場所に図
２に示したｈ₂からｈ₆の各位置で演算されるストローク
位置データが絶対位置データとしてこの順に格納され
る。

【００７７】同様にして、ピストンロッドが中心位置か
ら伸びて最伸位置に至るまではＬ＞０かつＺ_B相の振幅
レベルがｌｅｖ２となることより、上記の（１４）式で
（図１５のステップ８９，９０，９２）、最伸位置から
中心位置までピストンロッドが戻るときはＬ＜０かつＺ
_B相の振幅レベルがｌｅｖ２となることより、上記の
（１７）式で（図１５のステップ８９，９０，９３）、
さらに中心位置から最縮位置にピストンロッドが戻ると
きはＬ＜０かつＺ_B相の振幅レベルがｌｅｖ１となるこ
とより、上記の（１６）式で（図１５のステップ８９，
９１，９５）、それぞれアドレスＡＤを計算し、このア
ドレスＡＤが指し示す格納場所に変数Ｘ₂の内容を移す
ということを繰り返すと、図１４において、任意のアド
レスｂａｓｅ１を基準にして６つの格納場所に図２のｈ
₇からｈ₁₂の各位置で演算されるストローク位置データ
がこの順に、任意のアドレスｂａｓｅ２を基準にして５
つの格納場所に図２のｈ₁₁からｈ₇の各位置で演算され
るストローク位置データがこの順に、任意のアドレスｂ
ａｓｅ４を基準にして６つの格納場所に図２のｈ₆から
ｈ₁の各位置で演算されるストローク位置データがこの
順にそれぞれ格納される。

【００７８】なお、図１４に示したように、同一の基準
点に対して２つの絶対位置データを、アドレスを異にし
て格納することにしたのは、図１１に示した基準点の検
出が、ピストンロッドの移動方向（伸びる方向と縮む方
向）の違いで微妙にズレを起こすためで、移動方向別に
アドレスを違えて絶対位置データを別々に格納すること
で、ピストンロッドの移動方向の違いで生じる微妙なズ
レをなくすことができるのである。したがって、ピスト
ンロッドの移動方向の違いでズレを生じないときは、１
往復させる必要がなく、片道だけ（最縮位置からピスト
ンロッドを伸ばして最伸位置に至らせるだけ）でよい。

【００７９】このように、この例では、メインスケール
と、このメインスケールのピッチに対応した正弦波を９
０度の位相差をもって出力する一対の磁気センサとは別
に、複数の弱磁性部を全ストロークにわたって配設しか
つ弱磁性部深さを異ならせたサブスケールと、このサブ
スケールの弱磁性部位置に対応した正弦波を９０度の位
相差をもって出力する一対の磁気センサとを設け、電源
の再立ち上げ時に隣接する任意の２つの基準点（サブス
ケールの弱磁性部位置に相当するＺ_A相信号の振央クロ
ス点）をピストンロッドを通過させて検出し、この２つ
の基準点の検出が、この２つの基準点間隔の符号と２つ
目の基準点検出時のＺ_B相の振幅レベルとで区分けされ
たいずれの領域にあるかを判定し、その判定した領域で
基準点間隔の絶対値にもとづいてアドレスＡＤを演算
し、このアドレスＡＤが指し示す場所に格納されている
絶対位置データで、２つ目の基準点検出時にメインスケ
ール側のセンサ信号にもとづいて演算されるストローク
位置データを置き換える。かつ各基準点に対する絶対位
置データを、隣接する２つの基準点間隔の符号と２つ目
の基準点検出時のＺ_B相の振幅レベルとで区分けされた
領域ごとに前記アドレスが指し示すメモリに初期設定
し、この初期設定された絶対位置データを電源を切った
後もバッテリバックアップしておくわけである。

【００８０】これによって、ＣＰＵの電源が切れている
間にピストンロッドが動き、この動いた後の実際のスト
ローク位置と、メインスケール側のセンサ信号にもとづ
いて演算されるストローク位置データとがずれてしまっ
たとしても、電源の再立ち上げ時にピストンロッドをス
トロークさせて、隣接する任意の２つの基準点を検出す
れば、その時点でメインスケール側のセンサ信号にもと
づくストローク位置データが、ピストンロッドの実際の
位置に合うように修正され、電源の再立ち上げの前に生
じていたずれがなくされるので、それ以後は電源が落と
されるまで、メインスケール側のセンサ信号により再び
精度のよい位置検出を行うことができるのである。

【００８１】また、電源を落とした後のバッテリバック
アップは、絶対位置格納用のＲＡＭと、メインスケール
側のセンサ信号のピーク値を格納している図５のＲＡＭ
についてだけ行えばよいため、バックアップバッテリの
容量が大型化することもない。

【００８２】さらに、サブスケールの弱磁性部深さを異
ならせて２種類にすることで、図２にも示したように同
一の基準点間隔（Ｌ₁〜Ｌ₅について２つづつとなってい
る）で弱磁性部を配置することができる。最小の基準点
間隔Ｌ₀は図２では１つだけであるが、図１８のように
２つ設けることも可能である。弱磁性部深さを３以上の
異なる値にすれば、その異なる深さの数と同じ数だけ同
一の基準点間隔を設けることができるのである。

【００８３】さらにまた、基準点間隔Ｌの計算は、メイ
ンスケール側のセンサ信号にもとづいて演算される高精
度のストローク位置データ（０．０１ｍｍ単位で計算さ
れる）を用いているため、基準点間隔の差（たとえばＬ
₂−Ｌ₁）を小さくできる。基準点間隔の差はメインスケ
ール側のセンサ信号にもとづいて演算されるストローク
位置の最小単位（つまり精位置の単位）より大きければ
よいのである。

【００８４】一方、初期設定時に各基準点に対してメイ
ンスケール側のセンサ信号にもとづいて演算されるスト
ローク位置データが絶対位置データとして用いられる
と、絶対位置データの精度がよくなる。

【００８５】前述の実施例では、電源再立ち上げ後、任
意の隣接する２つの基準点を検出した時点で、２つ目に
検出した基準点に対してメインスケール側のセンサ信号
にもとづいて演算されるストローク位置を絶対位置デー
タで置き換える処理について、一度行えばよいと述べた
が、この置き換え処理を必要に応じて（つまり何度で
も）行うことができる。たとえば、電源の再立ち上げ時
に上記のようにして絶対位置データで置き換えた後も、
隣接する２つの基準点間隔を適宜計算し、２つ目の基準
点に対するストローク位置データを、これに対応する絶
対位置データと比較し、両者が不一致であれば、そのス
トローク位置データを絶対位置データで置き換えてやる
のである。

【００８６】また、使用中にピストンロッドが最伸位置
や最縮位置にとどまることを防止するため、その最伸位
置や最縮位置に最も近い基準点（図２に示すとｈ₁とｈ
₁₂の位置）を検出したとき警報を発するようにすること
もできる。たとえば、隣接する２つの基準点間隔の符号
とＺ_B相の振幅レベルなどから、ピストンロッドが図２
においてｈ₁を通過して最縮位置に向かった（あるいは
ｈ₁₂を通過して最伸位置に向かった）ことを判定したと
き、このことを外部に知らせるのである。

【００８７】図２では、６つの異なる基準点間隔（Ｌ₀
〜Ｌ₅）を、全ストロークの中心を対称軸として図で左
右に対称にかつ中心より外側に向かうにつれて基準点間
隔が徐々に大きくなるように設けたが、左右で非対称に
配置してもよく（全ストロークの中心より図で左方向に
向けてだけ基準点間隔が徐々に小さくなるように設け
る）、あるいはＬ₀、Ｌ₅、Ｌ₂、Ｌ₁、…のように無作為
に配置してもよい。

【００８８】サブスケールの弱磁性部の幅をすべて同じ
値のＬ₀／２としたが、最小基準点間隔Ｌ₀が識別できる
のであればＬ₀／２以上でも以下でもよく、また各弱磁
性部ごとに異なる幅を設定してもよい。Ｌ₀はメインス
ケールのピッチＰと関係なく設定することができる。

【００８９】図１１に示したように、Ｚ_A相信号の振央
クロス点を基準点とし、Ｚ_B相信号を基準点検出のため
に使用したが、この逆にＺ_B相信号の振央クロス点を基
準点とし、Ｚ_A相信号を基準点検出のために用いること
もできる。

【００９０】

【発明の効果】第１の発明では、メインスケールと、こ
のメインスケールのピッチに対応した正弦波を９０度の
位相差をもって出力する一対の磁気センサとは別に、複
数の弱磁性部を全移動方向にわたって配設しかつ弱磁性
部深さを異ならせたサブスケールと、このサブスケール
の弱磁性部位置に対応した正弦波を９０度の位相差をも
って出力する一対の磁気センサとを設け、電源の再立ち
上げ時に前記サブスケール側の一方の相のセンサ信号の
振央クロス時を基準点として、隣接する任意の２つの基
準点を検出し、この２つの基準点の検出が、この２つの
基準点間隔の符号と前記一方の相の反対相のセンサ信号
の振幅レベルとで区分けされたいずれの領域にあるかを
判定し、その判定した領域で基準点間隔の絶対値にもと
づいてアドレスを演算し、このアドレスが指し示すメモ
リに格納されている絶対位置データで、２つ目の基準点
検出時にメインスケール側のセンサ信号にもとづいて演
算されるストローク位置データを置き換える一方で、各
基準点に対する絶対位置データを、隣接する２つの基準
点間隔の符号と前記反対相のセンサ信号の２つ目の基準
点検出時の振幅レベルとで区分けされた領域ごとに前記
アドレスが指し示すメモリに初期設定し、この初期設定
された絶対位置データを電源を切った後もバッテリバッ
クアップしておくように構成したため、バックアップバ
ッテリーの容量を過大にすることなく、位置検出のため
の絶対位置のセットを電源の再立ち上げ時に隣接する２
つの基準点を通過させるだけで行うことができ、かつサ
ブスケールの弱磁性部深さの異なる数と同数の同一の基
準点間隔を設けることができる。

【００９１】第２の発明は、前記初期設定手段による初
期設定に前記位置データ演算手段で演算される位置デー
タを用いるため、絶対位置データの精度がよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例のメインスケールとサブスケールの詳
細図である。

【図３】メインスケール側の二相の信号ｓｉｇ［Ａ］，
ｓｉｇ［Ｂ］に対するコントローラのブロック図であ
る。

【図４】コンパレータ出力ｓｇｎ［Ａ］，ｓｇｎ［Ｂ］
の波形図である。

【図５】二相のセンサ信号とピーク値の格納の様子を示
す説明図である。

【図６】Ａ相信号の振央クロス時の正規化係数とＢ相信
号の振央レベルの演算を説明するためのフローチャート
である。

【図７】Ｂ相信号の振央クロス時の正規化係数とＡ相信
号の振央レベルの演算を説明するためのフローチャート
である。

【図８】ピーク値の更新を説明するためのフローチャー
トである。

【図９】ストローク位置データの演算を説明するための
フローチャートである。

【図１０】正規化信号ｃｏｒｒｅｃｔ［Ａ］，ｃｏｒｒ
ｅｃｔ［Ｂ］から精位置を演算するための説明図であ
る。

【図１１】基準点を説明するサブスケール側の二相の各
信号の波形図である。

【図１２】サブスケール側の二相の信号ｓｉｇ
［Ｚ_A］，ｓｉｇ［Ｚ_B］に対するコントローラのブロッ
ク図である。

【図１３】電源再立ち上げ時のコントローラの処理を説
明するためのフローチャートである。

【図１４】基準点間隔Ｌの符号とＺ_B相信号の振幅レベ
ルとで区分けされる領域ごとに演算されるアドレスとそ
のアドレスが指し示す場所の絶対位置データとの関係を
示す表図である。

【図１５】各基準点に対する絶対位置データの格納を説
明するためのフローチャートである。

【図１６】第２の実施例のサブスケール側の二相の信号
の波形図である。

【図１７】第３の実施例のサブスケール側の二相の信号
ｓｉｇ［Ｚ_A］，ｓｉｇ［Ｚ_B］に対するコントローラの
ブロック図である。

【図１８】第４の実施例のメインスケールとサブスケー
ルの詳細図である。

【符号の説明】

１ ピストンロッド ２ 弱磁性部 ３ メインスケール ４ 磁気センサ（メインスケール側） ５ 弱磁性部 ６ サブスケール ７ 磁気センサ（サブスケール側） １４ ＣＰＵ １９ ＲＡＭ ３１ ＲＡＭ ５１ メインスケール ５２ 磁気センサ ５３ ピーク値格納・更新手段 ５４ 振央レベル演算手段 ５５ 粗位置演算手段 ５６ 正規化係数演算手段 ５７ センサ信号補正手段 ５８ 精位置演算手段 ５９ 位置データ演算手段 ６１ サブスケール ６２ 磁気センサ ６３ 電源立ち上げ時判定手段 ６４ 通過手段 ６５ ピーク格納・更新手段 ６６ 振央レベル演算手段 ６７ 基準点検出手段 ６８ メモリ ６９ 位置データ格納手段 ７０ 基準点間隔計算手段 ７１ メモリ ７２ 振幅レベル格納手段 ７３ 振幅レベル判定手段 ７４ アドレス演算手段 ７５ メモリ ７６ 置き換え手段 ７７ 初期設定手段 ７８ バッテリバックアップ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−173716（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/32

Claims (2)

(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弱磁性部を配
   設して形成したメインスケールと、このメインスケール
   のピッチに対応した正弦波を９０度の位相差をもって出
   力する一対の磁気センサと、前記メインスケールのピッ
   チごとの各センサ信号のピーク値をそれぞれ格納・更新
   する手段と、各ピーク値から各ピッチごとの振央レベル
   を演算する手段と、振央レベルとセンサ信号の比較結果
   にもとづいて粗位置を演算する手段と、ピーク値と振央
   レベルからセンサ信号の正規化係数を演算する手段と、
   この正規化係数にもとづいてセンサ信号を補正する手段
   と、二相の補正された正規化信号を用いて三角関数逆演
   算により精位置を演算する手段と、粗位置と精位置とを
   合算した値を位置データとして演算する手段とを備える
   位置検出装置において、複数の弱磁性部をその深さを異
   ならせて全移動範囲にわたって設置したサブスケール
   と、このサブスケールの弱磁性部位置に対応した正弦波
   を９０度の位相差をもって出力し、かつ弱磁性部深さに
   応じて振幅レベルが変化する一対の磁気センサと、電源
   の再立ち上げ時かどうかを判定する手段と、この電源の
   再立ち上げ時に前記サブスケール側の一方の相のセンサ
   信号の振央クロス時を基準点として、隣接する任意の２
   つの基準点を通過駆動させる手段と、この２つの基準点
   の通過時に前記サブスケール側の二相のセンサ信号のピ
   ーク値を格納・更新する手段と、各ピーク値から二相の
   センサ信号の振央レベルを演算する手段と、前記サブス
   ケール側の一方の相のセンサ信号とその振央レベルとか
   ら前記隣接する２つの基準点をそれぞれ検出する手段
   と、この各基準点の検出時に前記位置データ演算手段で
   演算されたる位置データをメモリにそれぞれ格納する手
   段と、このメモリに格納された値から前記隣接する任意
   の２つの基準点間隔を計算する手段と、前記２つ目の基
   準点の検出時に前記サブスケール側の他方の相のセンサ
   信号の振幅レベルをメモリに格納する手段と、この格納
   された２つ目の振幅レベルが前記サブスケール側の弱磁
   性部のいずれの深さに対応するかを判定する手段と、こ
   の判定結果と前記基準点間隔の符号とで区分けされた領
   域で前記基準点間隔の絶対値にもとづいてアドレスを演
   算する手段と、このアドレスが指し示すメモリに格納さ
   れている絶対位置データで、前記２つ目の基準点の検出
   時に前記位置データ演算手段で演算される位置データを
   置き換える手段と、隣接する２つの基準点間隔の符号と
   前記サブスケール側の他方の相のセンサ信号の前記２つ
   目の基準点検出時の振幅レベルとで区分けされた領域ご
   とに前記アドレスが指し示すメモリに各基準点に対する
   絶対位置データを初期設定する手段と、この初期設定さ
   れた絶対位置データを電源を切った後もバッテリバック
   アップしておく手段とを設けたことを特徴とする位置検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記初期設定手段による初期設定に前
   記位置データ演算手段で演算される位置データを用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。