JP3231885B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JP3231885B2 JP3231885B2 JP09316393A JP9316393A JP3231885B2 JP 3231885 B2 JP3231885 B2 JP 3231885B2 JP 09316393 A JP09316393 A JP 09316393A JP 9316393 A JP9316393 A JP 9316393A JP 3231885 B2 JP3231885 B2 JP 3231885B2
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【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。
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
向に一定のピッチ間隔で弱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
置がいくつか提案されている（特開平４−１３６７１３
号公報、特開昭６３−２６３４１８号公報参照）。
ーク位置を検出するために、ピストンロッド表面に軸方
向に一定のピッチ間隔で弱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
置がいくつか提案されている（特開平４−１３６７１３
号公報、特開昭６３−２６３４１８号公報参照）。
【０００３】これを図７で説明すると、ストローク検出
部は、強磁性材からなるピストンロッド１の表面に弱磁
性部２を等間隔でストローク方向（図で左右方向）に形
成した磁気スケール３と、油圧シリンダのシリンダ側に
取り付けられる磁気センサ４とで構成され、ピストンロ
ッド１がたとえば伸び方向（左方向）に移動すると、磁
気センサ４内の二組の磁気抵抗素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，
４Ｄを通過するバイアス磁石４Ｇからの磁束密度が変化
する。
部は、強磁性材からなるピストンロッド１の表面に弱磁
性部２を等間隔でストローク方向（図で左右方向）に形
成した磁気スケール３と、油圧シリンダのシリンダ側に
取り付けられる磁気センサ４とで構成され、ピストンロ
ッド１がたとえば伸び方向（左方向）に移動すると、磁
気センサ４内の二組の磁気抵抗素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，
４Ｄを通過するバイアス磁石４Ｇからの磁束密度が変化
する。
【０００４】これにより各素子の抵抗値が変化するた
め、磁気センサ４からは磁気スケールの１ピッチについ
て一周期となる二相の正弦波電圧ｖA，ｖBが出力され、
かつ一方の一組の素子４Ａ，４Ｂに対して他方の一組の
素子４Ｃ，４Ｄが図で１／４ピッチ右方向にずらして設
けられることから、二相の正弦波電圧ｖA，ｖBには図８
のように９０度の位相差が生じる。
め、磁気センサ４からは磁気スケールの１ピッチについ
て一周期となる二相の正弦波電圧ｖA，ｖBが出力され、
かつ一方の一組の素子４Ａ，４Ｂに対して他方の一組の
素子４Ｃ，４Ｄが図で１／４ピッチ右方向にずらして設
けられることから、二相の正弦波電圧ｖA，ｖBには図８
のように９０度の位相差が生じる。
【０００５】この二相の正弦波出力をコンパレータで波
形成型してパルスＶA、ＶBに変換し、これら２つのパル
スを入力して位相弁別（方向弁別ともいう）・逓倍回路
などを用いてパルスＶA、ＶBの立ち上がりと立ち下がり
でそれぞれ立ち上がるパルス列が図８のように作られ
る。このパルス列をアップダウンカウンタでカウントす
ることで、１ピッチを１／４づつに分割したストローク
位置を検出できるのである。実用化されているもので
は、１ピッチが２ｍｍであり、したがって０．５ｍｍの
単位まで検出できる。
形成型してパルスＶA、ＶBに変換し、これら２つのパル
スを入力して位相弁別（方向弁別ともいう）・逓倍回路
などを用いてパルスＶA、ＶBの立ち上がりと立ち下がり
でそれぞれ立ち上がるパルス列が図８のように作られ
る。このパルス列をアップダウンカウンタでカウントす
ることで、１ピッチを１／４づつに分割したストローク
位置を検出できるのである。実用化されているもので
は、１ピッチが２ｍｍであり、したがって０．５ｍｍの
単位まで検出できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
では分解能を高めるため、上記のようにして求めたスト
ローク位置（１ピッチを１／４づつに分割した位置）を
粗位置とし、さらに二相の正弦波出力を主にマイコンか
らなるコントローラに入力し、コントローラ内で波形処
理を行うなどして０．０１ｍｍ単位の精位置を演算し、
これと粗位置を合算することでストローク位置を高精度
に求めている。
では分解能を高めるため、上記のようにして求めたスト
ローク位置（１ピッチを１／４づつに分割した位置）を
粗位置とし、さらに二相の正弦波出力を主にマイコンか
らなるコントローラに入力し、コントローラ内で波形処
理を行うなどして０．０１ｍｍ単位の精位置を演算し、
これと粗位置を合算することでストローク位置を高精度
に求めている。
【０００７】しかしながら、このものでは波形処理にマ
イコンが必要となるため、コントローラが高価である。
イコンが必要となるため、コントローラが高価である。
【０００８】そこでこの発明は、マイコンを用いるまで
もなく安価な構成で高精度に位置検出を行うことを目的
とする。
もなく安価な構成で高精度に位置検出を行うことを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、（ａ）移
動方向に所定のピッチで弱磁性材を配列して形成した磁
気スケールと、（ｂ）ｎ（ただしｎは３以上の整数）組
の磁気抵抗素子とこれらに電流を流す電圧源とからな
り、前記磁気スケールの１ピッチを一周期とする正弦波
を１８０度／ｎづつの位相差をもって出力するｎ相の磁
気センサと、（ｃ）各相のセンサ出力の絶対値を演算す
るｎ個の絶対値回路と、（ｄ）このｎ個の絶対値回路出
力のうちから取り出した２個の絶対値出力の差を計算す
るｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、（ｅ）各減算器の減
算結果が正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出
力するｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、（ｆ）このｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器からのパルスを入力して各パ
ルスの立上がりと立ち下がりのエッジでともに動作して
パルスを発生させる回路と、（ｇ）このパルス発生回路
からのパルス列を用いて位置を演算する手段とを設け
た。
動方向に所定のピッチで弱磁性材を配列して形成した磁
気スケールと、（ｂ）ｎ（ただしｎは３以上の整数）組
の磁気抵抗素子とこれらに電流を流す電圧源とからな
り、前記磁気スケールの１ピッチを一周期とする正弦波
を１８０度／ｎづつの位相差をもって出力するｎ相の磁
気センサと、（ｃ）各相のセンサ出力の絶対値を演算す
るｎ個の絶対値回路と、（ｄ）このｎ個の絶対値回路出
力のうちから取り出した２個の絶対値出力の差を計算す
るｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、（ｅ）各減算器の減
算結果が正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出
力するｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、（ｆ）このｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器からのパルスを入力して各パ
ルスの立上がりと立ち下がりのエッジでともに動作して
パルスを発生させる回路と、（ｇ）このパルス発生回路
からのパルス列を用いて位置を演算する手段とを設け
た。
【００１０】第２の発明は、（ａ）移動方向に所定のピ
ッチで弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、
（ｂ）ｎ（ただしｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子
とこれらに電流を流す電圧源とからなり、前記磁気スケ
ールの１ピッチを一周期とする正弦波を１８０度／ｎづ
つの位相差をもって出力するｎ相の磁気センサと、
（ｈ）このｎ相のセンサ出力のうちから取り出した二相
のセンサ出力の和を計算するｎ（ｎ−１）／２個の加算
器と、（ｉ）各加算器の加算結果が正の値のときだけハ
イレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−１）／２個の
増幅器と、（ｊ）前記ｎ相のセンサ出力のうちから取り
出した二相のセンサ出力の差を計算するｎ（ｎ−１）／
２個の減算器と、（ｋ）各減算器の減算結果が正の値の
ときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−
１）／２個の増幅器と、（ｆ）前記増幅器の全部からの
パルスを入力して各パルスの立上がりと立ち下がりのエ
ッジでともに動作してパルスを発生させる回路と、
（ｇ）このパルス発生回路からのパルス列を用いて位置
を演算する手段とを設けた。
ッチで弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、
（ｂ）ｎ（ただしｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子
とこれらに電流を流す電圧源とからなり、前記磁気スケ
ールの１ピッチを一周期とする正弦波を１８０度／ｎづ
つの位相差をもって出力するｎ相の磁気センサと、
（ｈ）このｎ相のセンサ出力のうちから取り出した二相
のセンサ出力の和を計算するｎ（ｎ−１）／２個の加算
器と、（ｉ）各加算器の加算結果が正の値のときだけハ
イレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−１）／２個の
増幅器と、（ｊ）前記ｎ相のセンサ出力のうちから取り
出した二相のセンサ出力の差を計算するｎ（ｎ−１）／
２個の減算器と、（ｋ）各減算器の減算結果が正の値の
ときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−
１）／２個の増幅器と、（ｆ）前記増幅器の全部からの
パルスを入力して各パルスの立上がりと立ち下がりのエ
ッジでともに動作してパルスを発生させる回路と、
（ｇ）このパルス発生回路からのパルス列を用いて位置
を演算する手段とを設けた。
【００１１】
【作用】第１の発明で１８０度／ｎづつの位相差をもつ
ｎ相のセンサ信号が、ｎ個の絶対値回路、ｎ（ｎ−１）
／２個の減算器、ｎ（ｎ−１）／２個の増幅器、パルス
発生回路からなる信号処理回路に入力されると、パルス
発生回路より１ピッチを４×ｎ分割したパルス列が発生
する。
ｎ相のセンサ信号が、ｎ個の絶対値回路、ｎ（ｎ−１）
／２個の減算器、ｎ（ｎ−１）／２個の増幅器、パルス
発生回路からなる信号処理回路に入力されると、パルス
発生回路より１ピッチを４×ｎ分割したパルス列が発生
する。
【００１２】たとえば、ｎ＝３だと１ピッチを１２分割
したストローク位置が、ｎ＝４になると、１ピッチを１
６分割した位置が検出されることになり、１ピッチ４分
割の従来例より分解能が高まる。
したストローク位置が、ｎ＝４になると、１ピッチを１
６分割した位置が検出されることになり、１ピッチ４分
割の従来例より分解能が高まる。
【００１３】また、信号処理回路にマイコンは用いられ
ていない。
ていない。
【００１４】第２の発明は信号処理回路が第１の発明と
相違するもので、ｎ（ｎ−１）／２個の加算器、これと
同数の増幅器、ｎ（ｎ−１）／２個の加算器、これと同
数の増幅器からなる信号処理回路によっても、第１の発
明と同じに、マイコンが用いられることなく、１ピッチ
を４×ｎ分割したパルス列が発生する。
相違するもので、ｎ（ｎ−１）／２個の加算器、これと
同数の増幅器、ｎ（ｎ−１）／２個の加算器、これと同
数の増幅器からなる信号処理回路によっても、第１の発
明と同じに、マイコンが用いられることなく、１ピッチ
を４×ｎ分割したパルス列が発生する。
【００１５】
【実施例】図１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。
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。
【００１６】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溝が形成され、この
溝に弱磁性部材を埋め込んで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３を構成する。弱磁性部
２の幅は１ピッチＰのちょうど半分である。
面には軸方向に所定の間隔をもって溝が形成され、この
溝に弱磁性部材を埋め込んで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３を構成する。弱磁性部
２の幅は１ピッチＰのちょうど半分である。
【００１７】油圧シリンダのシリンダ側（たとえば軸受
部の近傍）には、三組の磁気抵抗素子とバイアス磁石な
どからなる磁気センサ４が備えられ、この磁気センサ４
からは、図２のようにピストンロッド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６０度づ
つ位相の異なる三相の正弦波が出力される。
部の近傍）には、三組の磁気抵抗素子とバイアス磁石な
どからなる磁気センサ４が備えられ、この磁気センサ４
からは、図２のようにピストンロッド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６０度づ
つ位相の異なる三相の正弦波が出力される。
【００１８】詳細には、各磁気抵抗素子４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆは、電流の流れている物質に磁界
を加えると、その抵抗が増加する現象（いわゆる磁気抵
抗効果）を利用した素子で、直列接続される一組の磁気
抵抗素子４Ａ，４Ｂをピストンロッド１の表面近くに配
置してピストンロッド１を移動させると、磁気抵抗素子
４Ａ，４Ｂを通過するバイアス磁石４Ｇからの磁束密度
が変化し、これにより各素子の抵抗値ＲA1，ＲA2が変化
する。この抵抗値変化をとらえるため、２つの素子４
Ａ，４Ｂの間の出力を取り出すと、この出力電圧ｖ
Aは、ピストンロッド１の変位に伴い磁気スケール３の
１ピッチを一周期とする正弦波形で変化する。
Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆは、電流の流れている物質に磁界
を加えると、その抵抗が増加する現象（いわゆる磁気抵
抗効果）を利用した素子で、直列接続される一組の磁気
抵抗素子４Ａ，４Ｂをピストンロッド１の表面近くに配
置してピストンロッド１を移動させると、磁気抵抗素子
４Ａ，４Ｂを通過するバイアス磁石４Ｇからの磁束密度
が変化し、これにより各素子の抵抗値ＲA1，ＲA2が変化
する。この抵抗値変化をとらえるため、２つの素子４
Ａ，４Ｂの間の出力を取り出すと、この出力電圧ｖ
Aは、ピストンロッド１の変位に伴い磁気スケール３の
１ピッチを一周期とする正弦波形で変化する。
【００１９】この一組の磁気抵抗素子４Ａ，４Ｂと同じ
特性の別の二組の磁気抵抗素子（４Ｃと４Ｄで、４Ｅと
４Ｆでそれぞれ一組）を、前記一組の磁気抵抗素子４
Ａ，４Ｂに対し図で右方向にそれぞれ１／６ピッチ、２
／６ピッチずらせて配置すると、磁気抵抗素子の間の出
力電圧（ｖBが４Ｃと４Ｄの間の電圧、ｖCが４Ｅと４Ｆ
の間の電圧）は、ピストンロッドが図で左方向に移動す
る（伸びる）とき、ｖAの出力波形に対して位相がそれ
ぞれ６０度、１２０度遅れた正弦波形となる。ｖA＝Ｈ
・ｓｉｎθ（ただし、Ｈは振幅）とすれば、ｖB＝Ｈ・
ｓｉｎ（θ−６０゜）、ｖC＝Ｈ・ｓｉｎ（θ−１２０
゜）と表すことができるわけである。
特性の別の二組の磁気抵抗素子（４Ｃと４Ｄで、４Ｅと
４Ｆでそれぞれ一組）を、前記一組の磁気抵抗素子４
Ａ，４Ｂに対し図で右方向にそれぞれ１／６ピッチ、２
／６ピッチずらせて配置すると、磁気抵抗素子の間の出
力電圧（ｖBが４Ｃと４Ｄの間の電圧、ｖCが４Ｅと４Ｆ
の間の電圧）は、ピストンロッドが図で左方向に移動す
る（伸びる）とき、ｖAの出力波形に対して位相がそれ
ぞれ６０度、１２０度遅れた正弦波形となる。ｖA＝Ｈ
・ｓｉｎθ（ただし、Ｈは振幅）とすれば、ｖB＝Ｈ・
ｓｉｎ（θ−６０゜）、ｖC＝Ｈ・ｓｉｎ（θ−１２０
゜）と表すことができるわけである。
【００２０】なお、図１の磁気抵抗素子の左右方向の幅
寸法は大略を示したもので、実際の寸法ではない。ま
た、三組の磁気抵抗素子には電源電圧Ｖｃｃをかけるこ
とによって各素子に電流を流してしている。図２では位
相の進んだ信号からｖA、ｖB、ｖCとしているが、この
順序に限定されるものでない。
寸法は大略を示したもので、実際の寸法ではない。ま
た、三組の磁気抵抗素子には電源電圧Ｖｃｃをかけるこ
とによって各素子に電流を流してしている。図２では位
相の進んだ信号からｖA、ｖB、ｖCとしているが、この
順序に限定されるものでない。
【００２１】図３は磁気センサ４からの三相の正弦波出
力を信号処理する回路のブロック図である。
力を信号処理する回路のブロック図である。
【００２２】１１，１２，１３は絶対値回路で、各出力
ｖA、ｖB、ｖCの絶対値を演算する。この絶対値回路は
たとえば全波整流回路などから構成すればよく、この絶
対値回路により、図２において各出力の負の半周期の波
形が正の側に反転される。
ｖA、ｖB、ｖCの絶対値を演算する。この絶対値回路は
たとえば全波整流回路などから構成すればよく、この絶
対値回路により、図２において各出力の負の半周期の波
形が正の側に反転される。
【００２３】これらの絶対値｜ｖA｜、｜ｖB｜、｜ｖC
｜は合計３つであるため、これら３つの絶対値の中から
は２つを取り出す組み合わせの数（つまり３つ）と同数
の減算器１４，１５，１６が設けられ、各減算器では取
り出した２つの絶対値の差が計算される（減算器１４で
絶対値｜ｖA｜から｜ｖB｜が、減算器１５で絶対値で絶
対値｜ｖA｜から｜ｖC｜が、減算器１６で絶対値｜ｖB
｜から｜ｖC｜がそれぞれ差し引かれる）。
｜は合計３つであるため、これら３つの絶対値の中から
は２つを取り出す組み合わせの数（つまり３つ）と同数
の減算器１４，１５，１６が設けられ、各減算器では取
り出した２つの絶対値の差が計算される（減算器１４で
絶対値｜ｖA｜から｜ｖB｜が、減算器１５で絶対値で絶
対値｜ｖA｜から｜ｖC｜が、減算器１６で絶対値｜ｖB
｜から｜ｖC｜がそれぞれ差し引かれる）。
【００２４】この減算結果は、図４に示したようにいず
れもほぼ三角波となり、１ピッチに相当する上記正弦波
の一周期（３６０度区間）でみると、原点と４カ所で交
わるのであるが、三角波の直線部分の傾きの相違から原
点と交わる角度が異なり、減算器１４の出力｜ｖA｜−
｜ｖC｜は３０度、１２０度、１８０度、３００度で、
同様にして減算器１５の出力｜ｖA｜−｜ｖC｜は６０
度、１５０度、２４０度、３３０度で、減算器１６の出
力｜ｖB｜−｜ｖC｜は０度、９０度、１８０度、２７０
度で原点とそれぞれ交わっている。
れもほぼ三角波となり、１ピッチに相当する上記正弦波
の一周期（３６０度区間）でみると、原点と４カ所で交
わるのであるが、三角波の直線部分の傾きの相違から原
点と交わる角度が異なり、減算器１４の出力｜ｖA｜−
｜ｖC｜は３０度、１２０度、１８０度、３００度で、
同様にして減算器１５の出力｜ｖA｜−｜ｖC｜は６０
度、１５０度、２４０度、３３０度で、減算器１６の出
力｜ｖB｜−｜ｖC｜は０度、９０度、１８０度、２７０
度で原点とそれぞれ交わっている。
【００２５】減算結果が入力される増幅器１７，１８，
１９は、減算結果が正のときだけハイレベルとなる信号
を出力するコンパレータで構成され、この増幅器で図４
のようにパルス信号が作られる。
１９は、減算結果が正のときだけハイレベルとなる信号
を出力するコンパレータで構成され、この増幅器で図４
のようにパルス信号が作られる。
【００２６】増幅器１７〜１９からの３つのパルス信号
が入力されるエッジトリガーパルス回路２０はフリップ
フロップで構成され、このパルス回路２０では、パルス
の立ち上がりと立ち下がりのすべてのエッジで動作して
パルスを発生する。１つの増幅器出力に１ピッチあたり
４つのエッジ（立ち上がり２つ、立ち下がり２つ）があ
り、かつエッジの位置が三相で重ならないため、合計１
２（＝４×３）のパルス列が発生するのである。しか
も、パルスの発生する角度は、０度、３０度、６０度、
９０度、…、２７０度と、３０度のごとの等間隔になっ
ている。
が入力されるエッジトリガーパルス回路２０はフリップ
フロップで構成され、このパルス回路２０では、パルス
の立ち上がりと立ち下がりのすべてのエッジで動作して
パルスを発生する。１つの増幅器出力に１ピッチあたり
４つのエッジ（立ち上がり２つ、立ち下がり２つ）があ
り、かつエッジの位置が三相で重ならないため、合計１
２（＝４×３）のパルス列が発生するのである。しか
も、パルスの発生する角度は、０度、３０度、６０度、
９０度、…、２７０度と、３０度のごとの等間隔になっ
ている。
【００２７】このようにして、磁気スケール３の１ピッ
チ当たり１２個のパルス列が発生することになると、こ
のパルス列をアップダウンカウンタなどでカウント（た
とえばピストンロッドの伸び方向でカウントアップ、縮
み方向でカウントダウン）することで、１ピッチを１２
分割したストローク位置を検出することが可能となる。
従来は１ピッチが４分割でしかなかったのであるから、
従来より３倍も分解能が高まるわけである。たとえば、
１ピッチを１．２ｍの磁気スケールにすれば、分解能が
０．１ｍｍになるのである。
チ当たり１２個のパルス列が発生することになると、こ
のパルス列をアップダウンカウンタなどでカウント（た
とえばピストンロッドの伸び方向でカウントアップ、縮
み方向でカウントダウン）することで、１ピッチを１２
分割したストローク位置を検出することが可能となる。
従来は１ピッチが４分割でしかなかったのであるから、
従来より３倍も分解能が高まるわけである。たとえば、
１ピッチを１．２ｍの磁気スケールにすれば、分解能が
０．１ｍｍになるのである。
【００２８】なお、従来より磁気抵抗素子の組数を１つ
増やしたといっても、合計三組の磁気抵抗素子とも同性
能である。このため、経年変化や摺動部の摩耗によりセ
ンサ出力が変化しても、パルス間隔に生じる変化は少な
い。
増やしたといっても、合計三組の磁気抵抗素子とも同性
能である。このため、経年変化や摺動部の摩耗によりセ
ンサ出力が変化しても、パルス間隔に生じる変化は少な
い。
【００２９】また、図３に示したように３つの絶対値回
路、３つの減算器、３つの増幅器からなる簡単な回路
と、一組の磁気抵抗素子の追加だけで、マイコンを使わ
ずに構成されるため、それほどコストが上昇することも
ない。
路、３つの減算器、３つの増幅器からなる簡単な回路
と、一組の磁気抵抗素子の追加だけで、マイコンを使わ
ずに構成されるため、それほどコストが上昇することも
ない。
【００３０】図５は他の実施例である。これは絶対値回
路を使わずに構成したもので、６つの増幅器３７〜４２
とエッジトリガーパルス回路２０の働きは先の実施例と
同じである。
路を使わずに構成したもので、６つの増幅器３７〜４２
とエッジトリガーパルス回路２０の働きは先の実施例と
同じである。
【００３１】この例でも、３つの正弦波出力ｖA、ｖB、
ｖCの中から２つの出力を取り出す組み合わせの数（３
つ）と同数の減算器３４，３５，３６と加算器３１，３
２，３３が設けられ、各加算器３１，３２，３３で、取
り出した２つの出力が加算されると、図６に示したよう
に各加算結果ｖA＋ｖB、ｖA＋ｖC、ｖB＋ｖCは、原点と
１ピッチ当たり３０度と２１０度、６０度と２４０度、
９０度と２７０度のそれぞれ２カ所で交わる。同様にし
て、各減算器３４，３５，３６で、取り出した２つの出
力の差が計算されることで、各減算結果ｖA−ｖB、ｖA
−ｖC、ｖB−ｖCも、原点と１２０度と３００度、１５
０度と３３０度、０度と１８０度のそれぞれ２カ所で交
わる。
ｖCの中から２つの出力を取り出す組み合わせの数（３
つ）と同数の減算器３４，３５，３６と加算器３１，３
２，３３が設けられ、各加算器３１，３２，３３で、取
り出した２つの出力が加算されると、図６に示したよう
に各加算結果ｖA＋ｖB、ｖA＋ｖC、ｖB＋ｖCは、原点と
１ピッチ当たり３０度と２１０度、６０度と２４０度、
９０度と２７０度のそれぞれ２カ所で交わる。同様にし
て、各減算器３４，３５，３６で、取り出した２つの出
力の差が計算されることで、各減算結果ｖA−ｖB、ｖA
−ｖC、ｖB−ｖCも、原点と１２０度と３００度、１５
０度と３３０度、０度と１８０度のそれぞれ２カ所で交
わる。
【００３２】なお、図６においては簡略化のためｖA＋
ｖB、ｖA＋ｖC、ｖB＋ｖC、ｖA−ｖB、ｖA−ｖC、ｖB−
ｖCの各振幅をすべて同じにしている（実際には異な
る）。
ｖB、ｖA＋ｖC、ｖB＋ｖC、ｖA−ｖB、ｖA−ｖC、ｖB−
ｖCの各振幅をすべて同じにしている（実際には異な
る）。
【００３３】この他の実施例でも、エッジトリガーパル
ス回路２０からは、図６の最下段に示したように１ピッ
チ当たり１２個のパルス列が発生している。
ス回路２０からは、図６の最下段に示したように１ピッ
チ当たり１２個のパルス列が発生している。
【００３４】図３において減算器と増幅器（１４と１
７、１５と１８、１６と１９）とは１つの差動増幅器
で、また図５において加算器と増幅器（３１と３７、３
２と３８、３３と３９）とを１つの加算増幅器で、減算
器と増幅器（３４と４０、３５と４１、３６と４２）と
を１つの差動増幅器で構成することもできる。
７、１５と１８、１６と１９）とは１つの差動増幅器
で、また図５において加算器と増幅器（３１と３７、３
２と３８、３３と３９）とを１つの加算増幅器で、減算
器と増幅器（３４と４０、３５と４１、３６と４２）と
を１つの差動増幅器で構成することもできる。
【００３５】実施例では、三組の磁気抵抗素子を、６０
度（＝１８０度／３）づつ位相を異ならせて配置した
が、理論的にはｎ（３以上の整数）組の磁気抵抗素子を
（１８０／ｎ）度づつ位相を異ならせて配置すれば、隣
接する二相の信号を識別可能な範囲において１ピッチを
（４×ｎ）分割したストローク位置を検出することがで
きる。なお、この場合に必要となる減算器や加算器の数
は、ｎ個から２つを取り出す組み合わせの数であるから
ｎ（ｎ−１）／２個である。増幅器は減算器の総数と同
数（図５のように加算器があるときは減算器の総数の倍
でｎ（ｎ−１）個）である。
度（＝１８０度／３）づつ位相を異ならせて配置した
が、理論的にはｎ（３以上の整数）組の磁気抵抗素子を
（１８０／ｎ）度づつ位相を異ならせて配置すれば、隣
接する二相の信号を識別可能な範囲において１ピッチを
（４×ｎ）分割したストローク位置を検出することがで
きる。なお、この場合に必要となる減算器や加算器の数
は、ｎ個から２つを取り出す組み合わせの数であるから
ｎ（ｎ−１）／２個である。増幅器は減算器の総数と同
数（図５のように加算器があるときは減算器の総数の倍
でｎ（ｎ−１）個）である。
【００３６】
【発明の効果】第１の発明では、移動方向に所定のピッ
チで弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、ｎ
（ただしｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子とこれら
に電流を流す電圧源とからなり、前記磁気スケールの１
ピッチを一周期とする正弦波を１８０度／ｎづつの位相
差をもって出力するｎ相の磁気センサと、各相のセンサ
出力の絶対値を演算するｎ個の絶対値回路と、このｎ個
の絶対値回路出力のうちから取り出した２個の絶対値出
力の差を計算するｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、各減
算器の減算結果が正の値のときだけハイレベルとなるパ
ルスを出力するｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、このｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器からのパルスを入力して各パ
ルスの立上がりと立ち下がりのエッジでともに動作して
パルスを発生させる回路と、このパルス発生回路からの
パルス列を用いて位置を演算する手段とを設けたため、
マイコンを使うことなく、従来より高い分解能で位置検
出を行うことができる。
チで弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、ｎ
（ただしｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子とこれら
に電流を流す電圧源とからなり、前記磁気スケールの１
ピッチを一周期とする正弦波を１８０度／ｎづつの位相
差をもって出力するｎ相の磁気センサと、各相のセンサ
出力の絶対値を演算するｎ個の絶対値回路と、このｎ個
の絶対値回路出力のうちから取り出した２個の絶対値出
力の差を計算するｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、各減
算器の減算結果が正の値のときだけハイレベルとなるパ
ルスを出力するｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、このｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器からのパルスを入力して各パ
ルスの立上がりと立ち下がりのエッジでともに動作して
パルスを発生させる回路と、このパルス発生回路からの
パルス列を用いて位置を演算する手段とを設けたため、
マイコンを使うことなく、従来より高い分解能で位置検
出を行うことができる。
【００３７】第２の発明は、移動方向に所定のピッチで
弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、ｎ（ただ
しｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子とこれらに電流
を流す電圧源とからなり、前記磁気スケールの１ピッチ
を一周期とする正弦波を１８０度／ｎづつの位相差をも
って出力するｎ相の磁気センサと、このｎ相のセンサ出
力のうちから取り出した二相のセンサ出力の和を計算す
るｎ（ｎ−１）／２個の加算器と、各加算器の加算結果
が正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出力する
ｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、前記ｎ相のセンサ出力
のうちから取り出した二相のセンサ出力の差を計算する
ｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、各減算器の減算結果が
正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器と、前記増幅器の全部からの
パルスを入力して各パルスの立上がりと立ち下がりのエ
ッジでともに動作してパルスを発生させる回路と、この
パルス発生回路からのパルス列を用いて位置を演算する
手段とを設けたため、第１の発明と同様の効果をもつ。
弱磁性材を配列して形成した磁気スケールと、ｎ（ただ
しｎは３以上の整数）組の磁気抵抗素子とこれらに電流
を流す電圧源とからなり、前記磁気スケールの１ピッチ
を一周期とする正弦波を１８０度／ｎづつの位相差をも
って出力するｎ相の磁気センサと、このｎ相のセンサ出
力のうちから取り出した二相のセンサ出力の和を計算す
るｎ（ｎ−１）／２個の加算器と、各加算器の加算結果
が正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出力する
ｎ（ｎ−１）／２個の増幅器と、前記ｎ相のセンサ出力
のうちから取り出した二相のセンサ出力の差を計算する
ｎ（ｎ−１）／２個の減算器と、各減算器の減算結果が
正の値のときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器と、前記増幅器の全部からの
パルスを入力して各パルスの立上がりと立ち下がりのエ
ッジでともに動作してパルスを発生させる回路と、この
パルス発生回路からのパルス列を用いて位置を演算する
手段とを設けたため、第１の発明と同様の効果をもつ。
【図１】一実施例のストローク検出部の詳細図である。
【図２】磁気センサからの三相の正弦波出力を示す波形
図である。
図である。
【図３】信号処理回路のブロック図である。
【図４】信号処理回路の各位置での波形図である。
【図５】第２実施例の信号処理回路のブロック図であ
る。
る。
【図６】第２実施例の信号処理回路の各位置での波形図
である。
である。
【図７】従来例のストローク検出部の詳細図である。
【図８】従来例の波形図である。
１ ピストンロッド ２ 弱磁性部 ３ 磁気スケール ４ 磁気センサ ４Ａ〜４Ｆ 磁気抵抗素子 ４Ｇ バイアス磁石 １１〜１３ 絶対値回路 １４〜１６ 減算器 １７〜１９ 増幅器 ２０ エッジトリガーパルス回路 ３１〜３３ 加算器 ３４〜３６ 減算器 ３７〜４２ 増幅器
Claims (2)
- 【請求項１】 移動方向に所定のピッチで弱磁性材を配
列して形成した磁気スケールと、ｎ（ただしｎは３以上
の整数）組の磁気抵抗素子とこれらに電流を流す電圧源
とからなり、前記磁気スケールの１ピッチを一周期とす
る正弦波を１８０度／ｎづつの位相差をもって出力する
ｎ相の磁気センサと、各相のセンサ出力の絶対値を演算
するｎ個の絶対値回路と、このｎ個の絶対値回路出力の
うちから取り出した２個の絶対値出力の差を計算するｎ
（ｎ−１）／２個の減算器と、各減算器の減算結果が正
の値のときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ
（ｎ−１）／２個の増幅器と、このｎ（ｎ−１）／２個
の増幅器からのパルスを入力して各パルスの立上がりと
立ち下がりのエッジでともに動作してパルスを発生させ
る回路と、このパルス発生回路からのパルス列を用いて
位置を演算する手段とを設けたことを特徴とする位置検
出装置。 - 【請求項２】 移動方向に所定のピッチで弱磁性材を配
列して形成した磁気スケールと、ｎ（ただしｎは３以上
の整数）組の磁気抵抗素子とこれらに電流を流す電圧源
とからなり、前記磁気スケールの１ピッチを一周期とす
る正弦波を１８０度／ｎづつの位相差をもって出力する
ｎ相の磁気センサと、このｎ相のセンサ出力のうちから
取り出した二相のセンサ出力の和を計算するｎ（ｎ−
１）／２個の加算器と、各加算器の加算結果が正の値の
ときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−
１）／２個の増幅器と、前記ｎ相のセンサ出力のうちか
ら取り出した二相のセンサ出力の差を計算するｎ（ｎ−
１）／２個の減算器と、各減算器の減算結果が正の値の
ときだけハイレベルとなるパルスを出力するｎ（ｎ−
１）／２個の増幅器と、前記増幅器の全部からのパルス
を入力して各パルスの立上がりと立ち下がりのエッジで
ともに動作してパルスを発生させる回路と、このパルス
発生回路からのパルス列を用いて位置を演算する手段と
を設けたことを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09316393A JP3231885B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09316393A JP3231885B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06307888A JPH06307888A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3231885B2 true JP3231885B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=14074906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09316393A Expired - Fee Related JP3231885B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231885B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6390608B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2018-09-19 | Tdk株式会社 | 移動検出装置 |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP09316393A patent/JP3231885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06307888A (ja) | 1994-11-04 |
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