JP6192855B2 - 磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法 - Google Patents
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Description
また、当該磁気スケールに対して、予め定めた空隙を隔てて、感磁装置が対向配置されている。感磁装置は、その空隙を維持しながら、磁気スケールによって形成される磁場の中を、磁気スケールの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を、感磁素子を用いて測定する。
感磁装置は、感磁素子として、n個(nは2以上の自然数)の第1感磁素子からなり、λ=nPとなるように感磁素子間隔Pで等間隔に配列された第1感磁素子群を備えている。第1感磁素子の各々は、相対移動の際の磁場の変化の測定結果を並列に出力する。
位置算出回路は、感磁装置の出力値を解析することにより、感磁装置と磁気スケール間の相対位置を算出する。位置算出回路は、n個の第1の感磁素子から並列に出力された出力値を解析することにより、感磁装置と磁気スケール間の相対位置をλ/nの位置検出分解能として算出する。
本発明の実施の形態1に係る磁気式位置検出装置は、磁極数差が2極の2つの磁気スケールと、それらの磁気スケールによって形成される磁場を感磁素子を用いて検知する感磁装置と、感磁素子の出力値から、感磁素子と磁気スケールとの間の絶対位置を算出する位置算出装置とを備え、簡素な構成で、絶対位置を高精度かつ高速に検出する磁気式位置検出装置である。
また、図1に示すように、第一磁気スケール1aは、N極の磁極12aとS極の磁極11aとから構成されている。N極の磁極12aとS極の磁極11aとは均等な長さλ1(=L/k)を有している。N極の磁極12aとS極の磁極11aとは交互に配列されている。
第二磁気スケール1bは、N極の磁極12bとS極の磁極11bとから構成されている。N極の磁極12bとS極の磁極11bとは均等な長さλ2(=L/(k+2))を有している。N極の磁極12bとS極の磁極11bとは交互に配列されている。
以下では、隣接した1つのN極の磁極と1つのS極の磁極とを合わせて、「磁極対」と呼ぶこととする。
従って、磁気スケール1の位置検出を行う長さLにおいて比較すると、第一磁気スケール1aの磁極数と第二磁気スケール1bの磁極数とは異なる。ここで、第一磁気スケール1aの磁極数とは、N極の磁極12aの個数とS極の磁極11aの個数とを合計した個数である。また、同様に、第二磁気スケール1bの磁極数とは、N極の磁極12aの個数とS極の磁極11aの個数とを合計した個数である。
図1の例では、第一磁気スケール1aの磁極数が8個で、第二磁気スケール1bの磁極数が6個であるので、磁極数の差は2個である。
本実施の形態では、このように、磁極数の差が2個になるように、第一磁気スケール1aと第二磁気スケール1bとを形成する。
=k/4 + 1/2 (3)
=k/4 + 1/2 (6)
=(k/2 + 2)×(1/2)
=k/4 + 1 (7)
=k/4 (10)
第一感磁素子群2aの感磁素子21a〜21dの配置間隔P1は均等である。n個の感磁素子21a〜21dは、図1に示すように、1つの磁極11aまたは12aの長さλ1(=L/k)の範囲内に収まるように配置されている。具体的には、これらのn個の感磁素子21a〜21dの配置間隔P1を合わせた長さ(P1×n)は、第一磁気スケール1aの1つの磁極11a,12aの長さ(L/k)と同じになっている。
同様に、第二感磁素子群2bの感磁素子21e〜21gの配置間隔P2は均等である。m個の感磁素子21e〜21gは、図1に示すように、1つの磁極11bまたは12bの長さλ2(=L/(k+2))の範囲内に収まるように配置されている。具体的には、これらのm個の感磁素子21e〜21gの配置間隔P2を合わせた長さ(P2×m)は、第二磁気スケール1bの1つの磁極11b,12bの長さ(L/(k+2))と同じになっている。
従って、第一磁気スケール1aの位置検出を行う長さをL1、第二磁気スケール1bの位置検出を行う長さをL2としたとき、第一感磁素子群2aの感磁素子21の配置間隔P1、および、第二感磁素子群2bの感磁素子21の配置間隔をP2は、それぞれ、下記の式(11)及び式(12)となる。
Hi/Lo判定部32は、パルス生成部31に接続されている。Hi/Lo判定部32は、パルス生成部31が出力するパルス出力31a〜31gを、Hi/Lo判定して2値化し、Hi/Lo出力32a〜32gとして出力する。なお、Hi/Lo出力32a〜32gは、Hi信号またはLo信号である。
位置演算部33は、Hi/Lo判定部32からのHi/Lo出力32a〜32gを用いて、後述する図4(b)に示すようなテーブルデータを参照して、磁気スケール1の絶対位置を算出する。
位置変換テーブル部34(記憶部)は、位置演算部33に接続され、当該テーブルデータを予め記憶している。
出力部35は、位置演算部33に接続され、位置演算部33で算出された磁気スケール1の位置情報を出力する。
図3(a)は、感磁装置2が相対移動する際の、図2のS点における、感磁素子21a〜21gの出力波形を示している。感磁装置2は、各感磁素子21a〜21gから、相対移動の際の磁場の変化を並列出力する。
図3(b)は、感磁装置2が相対移動する際の、図2のT点における、パルス生成部31の出力波形を示している。
第一感磁素子群2aの感磁素子21a〜21dの各出力波形は、順に、第一感磁素子群2aの感磁素子21の配置間隔P1だけ位相がずれた波形となっている。
同様に、第二感磁素子群2bの感磁素子21e〜21gの各出力波形は、順に、第二感磁素子群2bの感磁素子21の配置間隔P2だけ位相がずれた波形となっている。
なお、図3では、感磁素子21a〜21gの出力波形の周期は、磁極対に対して1周期としているが、これを限定されるものではない。異方向性磁気抵抗素子では、1つの磁極に対して1周期の出力波形となり、ホール素子、巨大磁気抵抗素子、トンネル磁気抵抗素子1つの磁極対に対して1周期の出力波形であってもよい。図1では、磁気スケール1の1つの磁極に対して感磁装置2の感磁素子21a〜21gが配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、磁気スケール1のN極に感磁素子を配置し、S極に感磁素子を配置して、この2つの感磁素子を1つの磁極の長さの距離に配置してブリッジ構成にすることで、図3(a)のような感磁素子21a〜21gの出力波形を得てもよい。
感磁素子21a〜21gの出力波形と同様に、パルス生成部31のパルス出力31a〜31dの出力波形と、パルス生成部31のパルス出力31e〜31gの出力波形とは、周期が異なっている。これは、磁気スケール1aの磁極対の長さと磁気スケール1bの磁極対の長さの差が周期の差となるためである。
パルス生成部31のパルス出力31a〜31dの各出力波形は、順に、第一感磁素子群2aの感磁素子21の配置間隔P1だけ位相がずれた波形となっている。
同様に、パルス生成部31のパルス出力31e〜31gの各出力波形は、順に、第二感磁素子群2bの感磁素子21の配置間隔P2だけ位相がずれた波形となっている。
図4(b)は、位置変換テーブル部34が記憶しているテーブルデータの一例を示している。
図4(b)に示すテーブルデータでは、1行目には、感磁装置2が磁気スケール1に対して相対移動する際の位置算出装置3で算出される絶対位置情報(1〜24)が示されている。図4(b)の2行目〜8行目には、磁気スケール1の各絶対位置情報(1〜24)ごとに、Hi/Lo判定部32のHi/Lo出力32a〜32gのHiまたはLoの信号パターンが示されている。
そこで、本実施の形態では、位置演算部33は、図4(b)に示すようなテーブルデータを予め作成し、位置変換テーブル部34(記憶部)に記憶させておく。位置演算部33は、Hi/Lo判定部32のHi/Lo出力32a〜32gが入力され、それらに対応する磁気スケール1の絶対位置を当該テーブルデータから読み出すことで、磁気スケール1の絶対位置を取得する。
また、Hi/Lo判定部32からのHi/Lo出力32a〜32eがHiで、3Hi/Lo出力32fと32gがLoである場合には、感磁装置2の感磁素子21aおよび21eが磁気スケール1の「21」の位置にあると判断する。
こうして、図2に示す出力部35は、位置演算部33から出力された磁気スケール1の位置情報を出力する。
本発明の実施の形態2では、第一感磁素子群2aの感磁素子21の個数と第二感磁素子群2bの感磁素子21の個数とを、実施の形態1よりも増加させた場合の、磁気式位置検出装置および方法について説明する。実施の形態2では、感磁素子21の個数を増加させたことにより、上述の実施の形態1よりも、分解能が向上し、高精度になるという効果が得られる。
同様に、第二感磁素子群2bは、感磁素子21i〜21nから構成されている。感磁素子21i〜21nの個数mmultiは、実施の形態1の感磁素子21e〜21gの個数mの2倍になっている。このときの第一感磁素子群2bの感磁素子21i〜21nの感磁素子21の間隔P2multiは、実施の形態1におけるP2の1/2倍になっている。本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、1つの磁極11bまたは12bの範囲内に、感磁素子21が均等に配列されている。
図5では、第一磁気スケール1aにおける位置検出する長さL1と、第二磁気スケール1bにおける位置検出する長さL2とは、同じ長さLとなっている。そのため、第一感磁素子群2aの感磁素子21の配置間隔P1multiと第二感磁素子群2bの感磁素子21の配置間隔P2multiとが、同じ配置間隔Pmultiとなる。
このように、感磁装置2の感磁素子21の個数を、実施の形態1で示した式(1)、式(2)のn,mに対して、それぞれ、i倍,j倍にすることで、位置検出の分解能を変えることが可能となる。位置検出の分解能は、iまたはjの数値が大きい方に依存して決定される。i、jは自然数であればよく、互いに異なる値でもよい。i、jを互いに異なる値にする場合、小さい方の値は、大きい方の値の約数である必要がある。例えば、大きい方の値をiとして、そのiの値を6とした場合、jは1、2、3のいずれかに設定することができる。あるいは、jを同じ値の6としてもよい。これより、i倍,j倍したときの、第一感磁素子群2aの感磁素子の個数nmulti、第二感磁素子群2bの感磁素子の個数mmulti、第一感磁素子群2aの感磁素子の配置間隔P1multi、第二感磁素子群2bの感磁素子の配置間隔P2multi、第一磁気スケール1aと第一感磁素子群2aとの絶対位置の分解能δ1multi、第二磁気スケール1bと第二感磁素子群2bとの絶対位置の分解能δ2multiは、それぞれ、実施の形態1で示した式(1)、式(2)、式(11)、式(12)、式(19)、式(20)により、以下のように示される。ここで、iまたはjの数値が大きい方をhとする。
実施の形態3では、磁気スケールの形状を円形にすることで、回転角度検出を行うことが可能な、磁気式位置検出装置および方法について説明する。
第一磁気ロータ41aは、図7に示すように、S極の磁極11aとN極の磁極12aとから構成されている。これらの磁極11a,12aは、均等な長さλ1を有している。また、これらの磁極11a,12aは、交互に配列されている。同様に、第二磁気ロータ41bは、図7に示すように、S極の磁極11bとN極の磁極12bとから構成されている。これらの磁極11b,12bは、均等な長さλ2を有している。また、これらの磁極11b,12bは、交互に配列されている。
図7に示すように、実施の形態1と同様に、第一磁気ロータ41aの磁極11a,12aの長さλ1は、第二磁気ロータ41bの磁極11b,12bの長さλ2よりも長い。
従って、磁気ロータ1Aの位置検出を行う長さLにおいて、第一磁気ロータ41aの磁極数と、第二磁気ロータ41bの磁極数とは、異なる。ここで、第一磁気ロータ41aの磁極数とは、N極の磁極12aの個数とS極の磁極11aの個数とを合計した個数である。また、同様に、第二磁気ロータ41bの磁極数とは、N極の磁極12aの個数とS極の磁極11aの個数とを合計した個数である。
図7の例では、第一磁気ロータ41aの磁極数と、第二磁気ロータ41bの磁極数との差は2個である。
実施の形態3では、実施の形態1と同様に、磁極数の差が2個になるように、第一磁気ロータ41aと第二磁気ロータ41bとを形成する。
なお、第一磁気ロータ41aと第二磁気ロータ41bの直径は等しくする必要はなく、互いに異なる直径でもよい。また、図7では、第一磁気ロータ41aの磁極11a,12aと第二磁気ロータ41bの磁極11b、12bとの境界が、周方向(回転方向)に対して垂直になっている。すなわち、図7の磁極11a,12a,11b,12bは、実施の形態1の長方形の磁極11a,12a,11b,12bを、第一磁気ロータ41aおよび第二磁気ロータ41bの外周の弧の形状に合わせて湾曲させた形状となっている。しかしながら、これに限定されず、各々の磁極11a,12a,11b,12bが均等な長さで交互に配列されていればよい。例えば、磁極11a,12a,11b,12bを平行四辺形を湾曲させた形状とし、第一磁気ロータ41aの磁極11a,12aと第二磁気ロータ41bの磁極11b、12bとの境界が、周方向(回転方向)に対して一定の角度だけ回転した直線から構成されていてもよい。また、図7では、第一磁気ロータ41aの磁極数が8個で、第二磁気ロータ41bが6個であるが、これに限定されるものではなく、2つの磁気ロータの磁極数の差が2極を維持すればよい。以下の説明では、k、k+2と記述する。
m=k/2 (28)
式(27)を用いて算出した第一感磁素子群2aの感磁素子21の個数nが偶数で、式(28)を用いて算出した第二感磁素子群2bの感磁素子21の個数mが奇数とした場合に、第一感磁素子群2aの感磁素子21の個数nを削減すると、n,mは、それぞれ、下記の式(29),(30)となる。
しかしながら、第一感磁素子群2aの感磁素子21の配置間隔P1は、式(42)で算出されるP1のみで構成しなくてもよい。すなわち、1つの感磁素子の配置間隔のみを下記の式(44)で示されるP1’とし、他の感磁装置の配置間隔を式(42)で算出されるP2としてもよい。
実施の形態4に係る磁気式位置検出装置においては、上述した実施の形態1〜3とは異なる位置算出装置3における位置算出方法を用いる。実施の形態4の磁気式位置検出装置は、上記の実施の形態1における磁気式位置検出装置と同様の効果を有することができる。実施の形態4においては、位置算出装置3の構成が実施の形態1と異なるが、他の構成については、実施の形態1と同じであるため、図1、図3、図4を参照し、ここでは、詳細な説明を省略する。
実施の形態4では、2回目以降の位置検出においては、位置演算部33が、一方の感磁素子群(ここでは、第二感磁素子群2bとする)からの信号と、位置カウンタ部36からの信号とに基づいて、磁気スケール1の絶対位置検出を行う。
なお、実施の形態1で説明したように、Hi/Lo判定部32のHi/Lo出力32e〜32gは、磁極対ごとに、1周期の信号パターンを形成するため、位置カウンタ部36は、磁気スケール1の絶対位置情報を、磁極対毎にインクリメントまたはディクリメントする機能を有している。
位置カウンタ部36は、図9に示すようなデータテーブルを予め作成して記憶している。
図9の2行目には、磁気スケール1の絶対位置情報(1〜24)ごとに、位置カウンタ部36から出力される信号αが示されている。
図9の3行目には、磁気スケール1の絶対位置情報(1〜24)ごとに、Hi/Lo判定部32のHi/Lo出力32e〜32gのHiまたはLoの信号パターンを1つにした情報「1」〜「6」が示されている。この「1」〜「6」は、感磁素子21a,21eの位置を示す。
図9の4行目〜6行目は、磁気スケール1の絶対位置情報(1〜24)ごとに、Hi/Lo判定部32のHi/Lo出力32e〜31g(HiまたはLo)の信号パターンが示されている。
また、これらの「0」、「1」、「2」、「3」の各周期には、図9に示すように、「1」〜「6」までのHi/Lo出力32e〜31gのHiまたはLoの信号パターンが含まれる。「1」の信号パターンは、32e、32f、32gが全てHiで、「2」の信号パターンは、32eと32fはHiで、32gがLoで、「3」の信号パターンは、32eはHiで、32fと32gがLoで、「4」の信号パターンは、32e、32f、32gがすべてLoで、「5」の信号パターンは、32eと32fがLoで、32gがHiで、「6」の信号パターンは、32eがLoで、32f、32gがHiである。図9の3行目には、これらの「1」〜[6]までの信号パターンが、記憶されている。
なお、2回目以降の位置検出の際には、位置カウンタ部36に、Hi/Lo判定部32からのHi/Lo出力32e〜31gが入力される。位置カウンタ部36は、図9のデータテーブルを参照して、入力されたHi/Lo出力32e〜31gが、図9の3行目の「1」〜「6」のいずれの信号パターンであるかを検索し、当該信号パターンを信号βとして出力する。また、位置カウンタ部36は、検索した信号パターンが「6」から「1」へと切り替わる場合には、信号αの値をインクリメントし、「1」から「6」へと切り替わる場合には、信号αの値をディクリメントする。
2回目以降の位置検出では、位置演算部33は、位置カウンタ部36からの信号α,βを用いて、磁気スケール1の絶対位置を算出する。
こうして算出された絶対位置情報が、出力部35から出力される。
実施の形態5では、感磁装置2の位置検出分解能を向上させるために、感磁装置2を1つの半導体チップ22上に形成する場合について説明する。
以上のように、実施の形態5によれば、感磁装置を1つの半導体チップ上に形成することにより、絶対位置の検出精度を向上させ、位置検出分解能を向上させることができる。
Claims (10)
- 均等な長さλ1の磁極N及び磁極Sが移動方向に交互に配列された第一磁気スケールと、前記第1磁気スケールに並行して設けられ、均等な長さλ2の磁極N及び磁極Sが移動方向に交互に配列された第二磁気スケールとから構成された磁気スケールと、
前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールに対して空隙を隔てて対向配置され、前記空隙を維持しながら、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールによって形成される磁場の中を前記移動方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を感磁素子を用いて測定する感磁装置と、
前記感磁素子の信号パターンと前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置情報とを対応させて予め記憶し、前記感磁装置から出力される前記感磁素子の出力値から、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置算出装置と
を備え、
前記第一磁気スケールに含まれる前記磁極Nの個数と前記磁極Sの個数とを合計させた磁極数はk個で、第二磁気スケールに含まれる前記磁極Nの個数と前記磁極Sの個数とを合計させた磁極数はk+2個であり、それらの磁極数の差は2個であり、
前記感磁装置は、
前記第一磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための1以上の感磁素子からなる第一感磁素子群と、
前記第二磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための1以上の感磁素子からなる第二感磁素子群と
を備え、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群を構成する前記感磁素子のそれぞれから、前記相対移動の際の前記磁場の変化の測定結果を並列に出力し、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数nと前記第二感磁素子群の感磁素子の個数mとの比は、前記第一磁気スケールの磁極数kの逆数と前記第二磁気スケールの磁極数k+2の逆数との比と等しく、
前記第一感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第一磁気スケールの1つの磁極の長さλ1を前記感磁素子の個数nで等分化した位相P1=λ1/nだけ順にずれるように、前記第一感磁素子群の前記感磁素子の配列間隔をP1に設定するとともに、前記第二感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第二磁気スケールの1つの磁極の長さλ2を前記感磁素子の個数mで等分化した位相P2=λ2/mだけ順にずれるように、前記第二磁気スケールの前記感磁素子の配列間隔をP2に設定するか、あるいは、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数n及び前記第二感磁素子群の感磁素子の個数mのうち、一方の個数が偶数で、他方の個数が奇数のとき、偶数の感磁素子の個数を1/2倍にして、前記感磁素子を配列した
磁気式位置検出装置。 - 前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数nをi倍のnmulti個にするか、または、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数mをj倍のmmulti個にするか、または、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数nと前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数mとをそれぞれi倍及びj倍のnmulti個及びmmulti個にし、
前記iおよび前記jは自然数で、
前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数nを前記nmulti個にした場合には、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔P1multiを、等間隔で、かつ、前記i倍にする前の配置間隔P1に対して反比例した値になるように設定し、
前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数mを前記mmulti個にした場合には、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔P2multiを、等間隔で、かつ、前記j倍にする前の配置間隔P2に対して反比例した値になるように設定し、
前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数nと前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数mとをそれぞれ前記nmulti個及び前記mmulti個にした場合には、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔P1multiを、等間隔で、かつ、前記i倍にする前の配置間隔P1に対して反比例した値になるように設定し、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔P2multiを、等間隔で、かつ、前記j倍にする前の配置間隔P2に対して反比例した値になるように設定する
請求項1に記載する磁気式位置検出装置。 - 前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出を行う長さをL1とし、
前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出を行う長さをL2とし、
前記iまたは前記jの一方は他方の約数とし、
前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ1multi、前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ2multiとしたとき、前記nmulti、前記mmulti、前記P1multi、前記P2multi、前記δ1multi、前記δ2multiは、それぞれ、
nmulti=(k+2)/2 × i,
mmulti=k/2 × j,
P1multi=L1/n/k/i,
P2multi=L2/m/(k+2)/j,
δ1multi=L1/n/k/i,
δ2multi=L2/m/(k+2)/j
を満たす
請求項1または2に記載の磁気式位置検出装置。 - 前記iまたは前記jのいずれか一方を1としたとき、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数n及び第二感磁素子群の感磁素子の個数mのうち、
偶数である感磁素子の個数を1/2倍とし、かつ、その感磁素子の配置間隔を2倍にするか、あるいは、
奇数である感磁素子の個数を1だけ加算した後に1/2倍とし、その感磁素子の配置間隔を2倍とするか、または、その感磁素子の一箇所の配置間隔を変更せずに残りの箇所の配置間隔を2倍とする
請求項3に記載の磁気式位置検出装置。 - 前記磁気スケールは円環状で、
前記移動方向は周方向であり、
前記位置算出装置は、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置として、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の回転角度を検出する
請求項1記載の磁気式位置検出装置。 - 円環状の一部の位置検出をする場合に1周に対する位置検出範囲の割合をrとした場合、前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ1、前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ2としたとき、前記n、前記m、前記P1、前記P2、前記δ1、前記δ2は、それぞれ、
n=(k+2)/2×r,
m=k/2×r,
P1=360/n/k×r,
P2=360/m/(k+2)×r,
δ1=360/n/k×r,
δ2=360/m/(k+2)×r
を満たす
請求項5に記載の磁気式位置検出装置。 - 前記iまたは前記jのいずれか一方を1としたとき、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数n及び第二感磁素子群の感磁素子の個数mのうち、
偶数である感磁素子の個数を1/2倍とし、かつ、その感磁素子の配置間隔を2倍にするか、あるいは、
奇数である感磁素子の個数を1だけ加算した後に1/2倍とし、その感磁素子の配置間隔を2倍とするか、または、その感磁素子の一箇所の配置間隔を変更せずに残りの箇所の配置間隔を2倍とする
請求項6に記載の磁気式位置検出装置。 - 前記位置算出装置は、
電源投入時の初回は、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群の前記感磁素子の出力信号から、前記絶対位置を算出し、
当該初回の後の2回目以降は、初回の前記絶対位置をインクリメントまたはディクリメントした値と、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群のいずれか一方の前記感磁素子の出力信号から、前記絶対位置を算出する
請求項1から請求項7までのいずれか1つに記載の磁気式位置検出装置。 - 前記感磁素子を、1つの半導体チップ上に搭載した
請求項1から請求項8までのいずれか1つに記載の磁気式位置検出装置。 - 均等な長さλ1の磁極N及び磁極Sが移動方向に交互に配列された第一磁気スケールと、前記第1磁気スケールに並行して設けられ、均等な長さλ2の磁極N及び磁極Sが移動方向に交互に配列された第二磁気スケールとから構成された磁気スケールと、
前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールに対して空隙を隔てて対向配置され、前記空隙を維持しながら、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールによって形成される磁場の中を前記移動方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を感磁素子を用いて測定する感磁装置と、
前記感磁装置から出力される前記感磁素子の出力値を解析することにより、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置算出装置と
を備え、
前記第一磁気スケールに含まれる前記磁極Nの個数と前記磁極Sの個数とを合計させた磁極数はk個で、第二磁気スケールに含まれる前記磁極Nの個数と前記磁極Sの個数とを合計させた磁極数はk+2個であり、それらの磁極数の差は2個であり、
前記感磁装置は、
前記第一磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための1以上の感磁素子からなる第一感磁素子群と、
前記第二磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための1以上の感磁素子からなる第二感磁素子群と
を備え、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群を構成する前記感磁素子のそれぞれから、前記相対移動の際の前記磁場の変化の測定結果を並列に出力し、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数nと前記第二感磁素子群の感磁素子の個数mとの比は、前記第一磁気スケールの磁極数kの逆数と前記第二磁気スケールの磁極数k+2の逆数との比と等しく、
前記第一感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第一磁気スケールの1つの磁極の長さλ1を前記感磁素子の個数nで等分化した位相P1=λ1/nだけ順にずれるように、前記第一感磁素子群の前記感磁素子の配列間隔をP1に設定するとともに、前記第二感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第二磁気スケールの1つの磁極の長さλ2を前記感磁素子の個数mで等分化した位相P2=λ2/mだけ順にずれるように、前記第二磁気スケールの前記感磁素子の配列間隔をP2に設定するか、あるいは、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数n及び前記第二感磁素子群の感磁素子の個数mのうち、一方の個数が偶数で、他方の個数が奇数のとき、偶数の感磁素子の個数を1/2倍にして、前記感磁素子を配列した
磁気式位置検出装置において用いられる磁気式位置検出方法であって、
前記位置算出装置において、
前記感磁装置の前記感磁素子のそれぞれが並列に出力するn+m個の出力値をHi/Lo判定して2値化し、n+m個のHi/Lo出力として出力するHi/Lo判定ステップと、
前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置情報と、前記n+m個のHi/Lo出力のパターンとの関係を予め規定したデータテーブルを記憶部に記憶させておく記憶ステップと、
前記記憶ステップで前記記憶部に記憶された前記データテーブルを基に、前記Hi/Lo判定ステップで出力された前記前記n+m個のHi/Lo出力に対応する前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置演算ステップと
を備えた磁気式位置検出方法。
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