JP6015776B2 - 変位センサ及び変位の検出方法 - Google Patents
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Description
極性の異なる2個のマグネット、もしくは磁性体と非磁性体の各1個のペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールを備えるとともに、
前記1ピッチを1周期とし、ピッチに対する位相θが(90/n)°ずつシフトする4n個の信号を出力するように、4n個(nは2または4)のセンサユニットが前記1ピッチの区間に磁気スケールに沿って直列に配列され、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記4n個の信号は磁気スケールの1ピッチがn周期となる周期的誤差を有し、
さらに前記4n個の信号の平均を出力する平均化部を備えていることを特徴とする。
極性の異なる2個のマグネット、もしくは磁性体と非磁性体の各1個のペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールが設けられると共に、
前記1ピッチを1周期とし、ピッチに対する位相θが(90/n)°ずつシフトする4n個の信号を出力するように、4n個(nは2または4)のセンサユニットが前記1ピッチの区間に磁気スケールに沿って直列に配列され、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記4n個の信号は磁気スケールの1ピッチがn周期となる周期的誤差を有し、
さらに平均化部により、前記4n個の信号の平均を出力することにより、前記周期的誤差を打ち消すことを特徴とする。
好ましくは、磁気スケールが直線状に配置され、変位センサは磁気スケールに沿ったリニアな位置を検出するリニア変位センサである。
特に好ましくは、磁気スケールがリニアモータの磁石列で、リニアモータの駆動のために磁気スケールに沿ったリニアな位置を求める。
リニアモータのマグネット列中の、極性が異なりかつ隣接する2個のマグネットから成るペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールと、
前記1ピッチの長さをpとする際に、p/(4n)ずつ磁気スケールに沿った位置が変化するように、1ピッチの長さ内に配置されている、4n個のセンサユニット(nは2または4)と、
前記4n個のセンサユニットからの信号の平均を出力する平均化部と、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路と、を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記4n個の信号は磁気スケールの1ピッチがn周期となる周期的誤差を有している。
10 ドライブ 12 平均化部 14 カウンタ
16 テーブル 18 D/Aコンバータ 20 位相検出部
22 オフセット補正部
A1,A2 増幅器 u1〜u8 センサユニット C1〜C4 コイル
θ 1ピッチ内での位相 ωt 交流入力の位相
bi ピッチ原点の座標 xi センサユニットの出力 x 平均出力
Claims (7)
- 磁気スケールを基準とする位置を磁気素子により検出する変位センサにおいて、
極性の異なる2個のマグネット、もしくは磁性体と非磁性体の各1個のペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールを備えるとともに、
前記1ピッチを1周期とし、ピッチに対する位相θが(90/n)°ずつシフトする4n個の信号を出力するように、4n個(nは2または4)のセンサユニットが前記1ピッチの区間に前記磁気スケールに沿って直列に配列され、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記4n個の信号は前記1ピッチがn周期となる周期的誤差を有し、
さらに前記4n個の信号の平均を出力する平均化部を備えていることを特徴とする、変位センサ。 - 前記センサユニットは、検出中のピッチのオフセット信号を出力するように構成され、
前記平均化部は、前記位相θを表す信号と前記オフセット信号とを用いて、前記平均を求めることを特徴とする、請求項1の変位センサ。 - 前記磁気スケールがリニアモータのマグネット列であることを特徴とする、請求項1または2の変位センサ。
- 磁気スケールを基準とするリニアな位置を磁気素子により検出するリニア変位センサにおいて、
リニアモータのマグネット列中の、極性が異なりかつ隣接する2個のマグネットから成るペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールと、
前記1ピッチの長さをpとする際に、p/(4n)ずつ前記磁気スケールに沿った位置が変化するように、前記1ピッチの長さ内に配置されている、4n個のセンサユニット(nは2または4)と、
前記4n個のセンサユニットからの信号の平均を出力する平均化部と、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路と、を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記位相θを表す信号は前記1ピッチがn周期となる周期的誤差を有している、リニア変位センサ。 - 前記平均化部は、前記4n個のセンサユニットからのピッチ内座標ai(iは1から4nまでの自然数)の平均値に、前記4n個のセンサユニットが検出しているピッチの原点座標biの平均値を加算するように構成され、前記4n個のセンサユニットは隣接する2個のピッチを検出可能である、ことを特徴とする、請求項4のリニア変位センサ 。
- 磁気スケールを基準とする位置を磁気素子により検出することにより変位を検出する方法において、
極性の異なる2個のマグネット、もしくは磁性体と非磁性体の各1個のペアを1ピッチとし、かつ直線状に複数ピッチに渡り配置されている磁気スケールが設けられると共に、
前記1ピッチを1周期とし、ピッチに対する位相θが(90/n)°ずつシフトする4n個の信号を出力するように、4n個(nは2または4)のセンサユニットが前記1ピッチの区間に前記磁気スケールに沿って直列に配列され、
前記4n個のセンサユニットにsinωtの波形の交流信号を加えるドライブ回路を備え、
前記4n個のセンサユニットは各々、4個の磁気素子から成るブリッジと、前記ブリッジからsinθsinωt及びcosθsinωtに対応する信号を取り出し、加法定理によりピッチに対する位相θを表す信号を出力する位相検出部とを備え、かつ前記4n個の信号は前記1ピッチがn周期となる周期的誤差を有し、
さらに平均化部により、前記4n個の信号の平均を出力することにより、前記周期的誤差を打ち消すことを特徴とする、変位検出方法。 - 前記磁気スケールがリニアモータのマグネット列であることを特徴とする、請求項6の変位検出方法。
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