JPH0350961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一対の部材の相対的位置を監視し制御
する装置に関するものであり、特に磁気を利用し
た上記装置に関するものである。

背景技術 多くの種類の位置応答装置が知られている。典
型的なものとしては、これらの装置は移動する物
体の、ある基準体に対する、相対位置を監視した
り、または移動する物体の位置制御のために移動
物体の運動を閉ループ制御回路のフイードバツク
信号としして用いるのに用いられる。

このような装置に対し、磁気的検出装置を用い
ることもまたよく知られている。一般的な磁気検
出装置としてホール効果の原理を利用したものが
ある。ホール効果の利点を利用するために、ホー
ル・プローブまたはホール電圧発生器が利用され
る。ホール・プローブの出力電圧は、このホー
ル・プローブを流れる電流とホール・プローブに
垂直な磁界強度との積に比例するので、ホール電
圧発生器を静止状態において、磁気をもつた物体
の移動に対応した電圧出力を得ることができる利
点を有する。これらの特徴により、ホール電圧発
生器が位置応答装置によく用いられる。

しかしホール・プローブを用いた従来の位置制
御装置の場合、必要な精度をうることが難しい場
合がしばしばある。それは各種の原因のために、
電圧に誤差が入るためである。比較的よくみられ
る１つの原因は、プローブと、このプローブが交
差する磁界を発生する１個または複数個の磁石と
の間の間隔が変動することである。このような変
動は、たとえば組立てのさいにプローブの配置が
不適当であることから生じたり、或いはより普通
に起こるように、実際に使用に供せられてからプ
ローブが磁石に対して移動する等の原因から生じ
る。誤差を生じる別の原因としては、磁石が不完
全であり、その磁界強度の安定性が悪くなる場合
もある。

このような位置応答装置の精度を改良する努力
がいろいろと行なわれてきた。例えば米国特許第
3329833号には、いくつかのホール・プローブが
記載されている。これらのホール・プローブは互
いに直列に配置され、段階的に磁化されたスケー
ルの各段階と整合している。それぞれのホール・
プローブは、走査されるべき磁化されたスケール
の半周期に対応する距離だけ、互いに規則正しい
間隔をもつて配置される。複数個のホール・プロ
ーブを用いることは、信号電圧全体を大きくする
ためだけではなく、複数個の応答出力を平均化す
ることにより、精度を高める効果がある。このよ
うな方法は、誤差を小さくする効果があるけれど
も、装置の簡易化を犠性にする。さらに、このよ
うにしても、プローブと磁気スケールとの間の間
隔が変動することによる誤差を防ぐことはできな
い。

従来の各種の磁気型の位置応答装置はいずれ
も、磁石との間隔が好ましくなく変動した場合ま
たは磁界強度に信頼性がない場合、１対の相対的
に可動な部材の位置決めを精密にそしてリアルタ
イムに制御または監視することができなく、また
いずれも単独で上述のような機能を経済的にかつ
効率よく簡単な方法で達成することはできない。

発明の要約 本発明の目的は改良された磁気検出装置を用い
た位置応答装置をうることである。

本発明の例示された実施例により、１対の部材
の間の相対変位を監視しそして制御する装置がえ
られる。この１対の部材のうちの１つが与えられ
た経路に沿つて移動する。この装置は、磁界強度
を検出するために、部材のうちの一方（第１部
材）に取付けられた検出装置を有する。この検出
装置は、同一、もしくは既知の比率の応答特性を
もち与えられた増分距離だけ互いに隔てられた少
なくとも１対の磁気検出プローブを有する。他方
の部材（第２部材）には一定の磁界を発生する磁
気装置を有する。この磁気装置と検出装置は、相
対移動のさい検出装置が変動する磁界強度を検出
できるような検出路に沿つて移動するように構成
されそして配置される。それぞれのプローブによ
つて測定された磁界強度の値を周期的に決定する
ために、制御装置がそなえられる。この制御装置
は、プローブのうち相対移動の方向に対して前端
のプローブの測定値に少なくとも関連した値を記
憶するための装置と、この記憶された測定値とプ
ローブのうちの後端プローブの現在値とを比較す
るための装置とを有する。このことにより、記憶
値と現在値との間の関係、およびプローブの増分
間隔とにより、部材の相対移動が定められる。

さらに好ましい実施例においては、各周期また
は各サイクルの間、各プローブの磁界強度値が読
出され、そして相対移動の方向に関して前端のプ
ローブの値が記憶される。制御装置は前端プロー
ブの測定値に関連した値を記憶する。後方のプロ
ーブまたは後端プローブは磁界強度の読出しを持
続して行ない、このことはこの読出し値が前端プ
ローブによつて測定された記憶値と整合するまで
続く。この整合がえられた時点に、プローブ間の
距離に等しい増分距離だけ、部材が相対的に移動
したことになる。後端プローブが命令信号によつ
て表される増分間隔の倍数と一致する点に到達す
るまで、これらの段階が繰返される。後端プロー
ブが前記点に到達した時、部材は正しく変位され
たことになる。プローブ間での磁界強度の勾配を
求めて、この変位の速度を制御することができ
る。

本発明の他の目的は、このような相対的に移動
可能な少なくとも１対の部材の位置決めを制御す
る方法を提供することである。

本発明の他の目的および本発明のこのその他の
応用分野は添付図面と以下の実施態様の詳細な説
明から明らかとなるであろう。添付図面におい
て、同等な素子には同じ参照番号が付されてい
る。

発明の実施態様 第１図および第２図は本発明による改良された
位置応答装置１０である。図示された実施例の位
置応答装置１０は相対的に移動するように取付け
られた２つの部材１２，１４の位置を制御する。
部材１２は、固定部材１４に対し、一般に直線路
に沿つて、すなわち、矢Ａで示された経路に沿つ
て、並進移動するように取付けられる。この可動
部材１２はそれ自身適当な出力装置であつてもよ
く、または工作物（図示されていない）に連結さ
れたものでもよい。例えば、可動部材１２はプロ
グラム可能なシヤツタであることができる。

この位置応答装置１０は可動部材１２の共通面
に取付けられた１対の並置された永久磁石１８お
よび２０をそなえた磁気装置１６を有する。２つ
の永久磁石１８および２０は、サマリウム・コバ
ルトのような、希土類型であることが好ましい。
この実施例では、永久磁石１８および２０は薄く
て平らであり、一般に長方形の形をもつている
（第３図）。この２つの磁石１８，２０は共通の接
合面２２で隣接している。露出した表面２４は互
いに共通の平面内にあり、それぞれの磁石の極性
は互いに反対方向である。例示の目的のために、
永久磁石１８の露出した表面２４はＳ極であり、
一方、永久磁石２０の露出した表面はＮ極である
とする。これらの磁石１８，２０の磁界は移動方
向すなわち移動路Ａに全体的にみて垂直であり、
そしてフイールド・コイル組立体２６が磁界内に
入る。また、これらの磁界の強度は等しく、そし
てこれらの磁界の強度は、制御の目的のために十
分な大きさのホール電圧を発生することができ
る。これらの並置されているが逆向きである磁界
の重要性は後で説明されるであろう。

全体的にみて平面状であるフイールド・コイル
組立体２６が第１図および第２図、特に第３図に
よく示されている。図に示されているように、コ
イル組立体２６は互いに平行に対向する縦方向巻
線部分２６ａ，２６ｂを有する。これらの巻線部
分は接合面２２に全体的に平行であり、そしてそ
れぞれが永久磁石１８，２０のつくる磁界内を横
切つている。巻線部分２６ｃ，２６ｄは、永久磁
石１８，２０の磁界の外側で、縦方向部分２６
ａ，２６ｂを接続している。巻線部分２６ａ〜２
６ｄは、適当なプラスチツクの被覆物２８で覆わ
れていることが好ましい。このコイルが付勢され
て一定の方向に電流が流される時、コイル部分２
６ａ，２６ｂには逆向きの電流が流れる。

例示の目的のために、第１図および第２図にお
いて、コイル巻線部分２６ａを流れる電流は紙面
から手前の方向に流れていて、これを記号「・」
で示している。コイル部分２６ｂを流れる電流は
紙面の表面から裏面の方向に流れており、これは
記号「×」で示されている。勿論、コイル巻線部
分２６ａ，２６ｂを流れる電流の向きがそれぞれ
逆になつていてもよい。コイル巻線部分２６ａ，
２６ｂを電流が流れるとき電磁界が発生する。こ
れらの電磁界は永久磁石１８，２０の磁界と相互
作用し、可動部材１２を変位させる。電流の方向
はこの変位の方向を定め、一方、電流の大きさは
変位の速度すなわち変位の力を定める。これらの
巻線部分が移動する時、これらの巻線部分が同じ
値の磁界強度を横切るように、これらの巻線部分
２６ａ，２６ｂを磁界内に配置することが望まし
い。この場合、一定の駆動力をうることができ
る。

番号３０で全体的に示された磁気検出・制御回
路組立体（第３図）がこの磁気検出装置１６に設
けられる。この磁気検出・制御組立体３０は固定
部材１４に取付けられる。その場合、検出・制御
組立体３０はコイル組立体２６と永久磁石１８，
２０の中央に配置される。組立体３０は磁気検
出・制御回路３２を有することが好ましい。この
磁気検出・制御回路３２は１つの集積回路（IC）
チツプ（第３図）内に組込むことができる。前記
装置を１つのチツプ内に組込むことにより極めて
小形に制御器をつくることができるという利点が
ある。この検出・制御回路３２の図示を簡単にす
るため図では、巻線部分２６ａ，２６ｂの間に配
置されたホール・トランスジユーサすなわちホー
ル・プローブ３６，３８だけが示され、他はブロ
ツクで示している。

磁気検出・制御回路の電流は好ましくは直流
（DC）電源３４より供給される。

集積回路チツプの中に１対の並置されたホール
効果トランスジユーサまたはプローブ３６，３８
がある。これらは互いに一定の間隔だけ離れてい
る。この間隔の重要性は後で説明される。ホー
ル・プローブ３６，３８のおのおのに電源から基
準電流が供給される。電源３４はホール効果プロ
ーブ３６，３８を付勢するだけでなく、コイル組
立体２６をも付勢する。第１図に示されているよ
うに、このホール効果プローブ３６，３８は常時
は接合部２２の上に配置され、静止している。精
度を維持するために、ホール・プローブ３６，３
８と永久磁石１８，２０との間の間隔は移動中も
均一に保たれる。磁束線がプローブ３６，３８を
流れる制御電流の面に全体的に垂直になるよう
に、ホール・プローブ３６，３８が取付けられ
る。したがつて、ホール・プローブ３６，３８
は、永久磁石１８，２０によつて定まる磁界強度
を、実効的にミリボルトで読取るであろう。この
ホール・プローブ３６，３８は、電子回路の構造
を簡単にするために、同じ感度をもつことが好ま
しい。

本発明により、プローブ３６，３８は予め定め
られた一定の増分間隔だけ離れている。この予め
定められた増分固定距離は、後で説明されるよう
に、部材１２を段階的に進めるのに関連する。図
面に示された実施例では、プローブ３６，３８間
の距離は約1.27ミリメートル（0.050インチ）で
ある。この距離の数値は例示の目的のためにだけ
与えられたものである。本発明により、１つのチ
ツプ上にプローブ３６，３８がつくられる場合、
非常に小形の装置の中でこれらのプローブを正確
な距離だけ離して配置することが可能である。

この実施例では、ホール・プローブ３６，３８
は直流定電流の条件の下で作動されるが、直流定
電圧の条件の下で作動することもできる。このホ
ール・プローブ３６，３８は直流定電流源によつ
て付勢されて動作しているので、プローブによつ
てえられるホール電圧または出力信号は、磁石１
８，２０によつてつくられるプローブに垂直な磁
界強度に正比例する。

集積回路チツプ３２はまた制御回路４０を有す
る。この制御回路４０の中にはマイクロプロセツ
サ（図面には示されていない）があつて、このマ
イクロプロセツサは複数個の入力を処理する。入
力の１つはｘ増分命令信号である。このような命
令信号は露光制御装置に応答したものであり、例
えば、部材１２を移動させたい距離を表す。この
マイクロプロセツサの他の入力はホール・プロー
ブ３６，３８のそれぞれによつて読取られたホー
ル電圧である。このマイクロプロセツサは前記入
力を適当に符号化した形式で記憶しそして供給す
るためのバツフア装置を有し、したがつて、この
マイクロプロセツサは読出し専用メモリ
（ROM）（図面に示されていない）と連けいす
る。このROMはマイクロプロセツサの動作命令
を定めたプログラムと、バツフア装置からの入力
を操作するプログラムとを記憶する。この実施例
では、ROMは、とりわけ、部材１２を移動させ
るべき距離を表すｘ増分命令信号に基づく多数の
測定サイクルを決定するであろう。各測定サイク
ルは、プローブの１つがプローブ間の予め定めら
れた増分間隔に対応する距離だけ移動するのに要
する時間によつて決定される。サイクルの総数は
ｘ増分命令信号によつて決定される。例えば、も
し命令信号が距離12.7ミリメートル（0.500イン
チ）を表す値をもつならば、この距離はプローブ
３６，３８間の予め定められた間隔（すなわち、
1.27ミリメートル（0.050インチ））の10倍である
から、10回の測定サイクルがあるであろう。もし
命令信号が13.34ミリメートル（0.525インチ）を
表す値をもつならば、この場合にはROMは11回
の測定サイクルが実行されるように定められる。
第11サイクルの終了時に、部材１２が所望の位置
を越えて移動しているかもしれないけれども、後
で説明される方法に従つて、所望の位置まで戻さ
れる。

各サイクルにおいて、２つのプローブの磁界強
度が読出される。移動方向の先端のプローブの値
が記憶される。比較器（図面に示されていない）
はこの記憶された値と後端のプローブの読出し値
とを比較し、この比較は後端のプローブの値が記
憶された値に一致するまで行なう。この一致がえ
られた時点において、プローブ間の増分間隔に対
応する１つの増分変位が完了したので、１つの測
定サイクルが終了する。ROMはプローブ間の磁
界強度の勾配を各サイクルに対し決定することが
できる。後で考察されるように、この勾配が決定
されると、命令信号が増分間隔の整数倍でない値
をもつ場合、部材１２の比較的精密な位置決定を
容易に行なうことができる。この勾配の決定によ
り、また、部材１２の移動速度が制御され、各サ
イクルの所要時間をほぼ同じにすることができ
る。この目的のために、後で説明されるように、
コイル制御回路４２が用いられる。このような信
号の勾配は、もちろん、ホール電圧の大きさの差
とプローブ間の固定された前記増分間隔との関数
である。この勾配の決定はマイクロ秒以内で実行
できることを断つておく。したがつて、このこと
により、部材１２が部材１４に対し実際に移動中
であつても、各サイクルの読出しの実行を可能に
する。

これらの測定サイクルは、後端のプローブの信
号が命令信号に対応する電圧値に一致するまで、
継続するであろう。この一致が起こる時、ゼロ条
件が生じ、このゼロ条件はコイル制御回路４２を
制御して、コイル組立体２６を流れる電流がゼロ
になる。したがつて、コイル組立体２６は可動部
材１２を駆動するという目的をもはや実行しなく
なる。

第４図は永久磁石１８，２０の結合磁界強度を
示した図である。第４図のグラフは磁石の磁束密
度をガウスを単位として測られたものを、経路Ａ
に沿つての磁石の直線距離の関数として示したも
のである。

第４図において実線の曲線Ｂは、ホール効果検
出器３６と平らな外側表面２４とが予定の間隙を
もつて配置された時の永久磁石１８，２０の磁束
密度または磁界強度を表す。磁石をこのように配
置することの利点はC.C.Peterson等により1982年
10月12日付出願された、米国特許出願番号第
433468号に詳細に記載されている。また、部材１
２を駆動するのに用いられる直線駆動器の作動に
ついても詳細な説明が前記米国出願中に記載され
ている。図面をみるとわかるように、各素子がこ
のように配置された場合、２つの永久磁石による
組合わせ磁界によつて生ずる磁束密度には十分な
程度の直線性がある。すなわち、曲線Ｂの点Ｄか
ら点D′までの間は、磁束密度がほぼ直線状に変
化していることを示す。点Ｄと点D′との間で直
線的であるので、これらの点の間の任意の点にお
いて、部材１２を制御するのが容易となる。曲線
Ｂ上の点Ｄ，D′は永久磁石１８，２０上の点D₁，
D₂にそれぞれ対応する。

また、接合面２２に沿つた方向の磁束密度はゼ
ロであることが確められた。このことは、ホール
効果検出器と磁石面との間の間隙距離が変わつて
も、そうである。この接合面方向の磁束密度がゼ
ロであることは、位置応答装置に応用される時、
ゼロ点を基準点に使うことができるので特に有利
である。

第５図は前記実施例の動作態様をよりよく示し
たものである。例示の目的のために、２つの曲線
Ｘと曲線Ｙが示されており、これらは異なる２つ
の磁界強度の分布を示している。これらの磁界強
度は経路Ａ方向の直線距離の関数として示されて
いる。この実施例が十分に機能するという観点か
らは、これらの磁界強度曲線がこのような距離の
関数として事実上連続的に変化することが望まし
い。それは、磁界強度の勾配を決定するために必
要であると共に、部材１２を満足に進めるために
差分読出しが必要であるからである。したがつ
て、この実施例の場合、磁界強度がこのような領
域のかなりの部分にわたつて（例えば、プローブ
間の増分間隔を越えた距離にわたつて）一定であ
るような磁界分布を有することは好ましくない。

この実施例では、プローブ３６，３８は同一平
面内にあるが、これらのプローブが同一平面内に
ある必要は必ずしもないことを断つておく。この
場合には、プローブと磁石との間の間隙距離は異
なるが、それにもかかわらず各プローブの感度が
同一であるように電子装置を変更することができ
る。

例示の目的のために、部材１２を12.7ミリメー
トル（0.5インチ）だけ移動させたいとする。部
材１２は、この場合、シヤツタであるとする。露
出制御回路に連結された光電池（図面には示され
ていない）は信号を発生するであろう。移動させ
ようとしている部材１２の増分距離とこの信号の
大きさは関連している。この信号はｘ増分命令信
号であり、そしてこの信号によつて制御回路４０
が動作するが、とりわけコイル制御回路４２を作
動させる。コイル制御回路４２が働いてコイル組
立体２６を付勢し、それにより、前記米国出願に
記載されているように、可動部材１２が駆動され
る。前記のように、プローブ３６とプローブ３８
との間の距離は1.27ミリメートル（0.05インチ）
である。制御回路４０は、ｘ増分命令信号に応答
して、10回の測定サイクルを実行するであろう。
要求された12.7ミリメートル（0.5インチ）とい
う変位はプローブ３６，３８間の増分距離の10倍
であるから、10回の測定サイクルが用いられる。
10回の測定サイクルの決定は、デジタル・パル
ス・カウンタを用いた制御回路４０のような回路
要素によつて実行される。ｘ増分命令信号は、部
材１２の移動すべき距離がプローブ間の増分距離
の整数倍でないことを命令することがある。この
場合には、最後の測定サイクルにおいて勾配信号
を用いて計算を行ない、プローブの１つは命令信
号に対応した位置を検索するように電子回路が構
成される。

プローブ３６および３８がそれぞれ曲線Ｘ上の
点ＡおよびB¹にあるとする。制御回路４０が左
から右への動作に対して作動する時、プローブ３
６および３８はそれらの点のホール電圧を読出す
であろう。このような電圧はマイクロプロセツサ
のバツフア記憶装置の中に送られるであろう。移
動中、プローブ３６は磁界強度をリアルタイムで
読出し続け、読出された値がプローブ３８によつ
て点B¹で読出されて記憶されたホール電圧値に
一致するまで持続する。この時、可動部材１２は
１増分単位だけ進むであろう。この１増分単位は
プローブ３６とプローブ３８との間の増分間隔に
対応する。もちろん、位置B¹は点Ａから1.27ミリ
メートル（0.05インチ）の距離のところにある。
このゼロ位置に到達した時、測定サイクルが終止
する。この結果、プローブ３６は点B¹の新しい
位置にあり、一方、プローブ３８は点B²に対応
する位置にある。プローブ３６によつて読出され
たリアルタイム値がプローブ３８が読出していた
点B¹に対するホール電圧の記憶値にいつたん整
合すると、マイクロプロセツサが動作してプロー
ブ３６，３８のホール電圧を再び読出し、新しい
測定サイクルの出発点とする。

プローブ３６，３８のホール電圧が再び読出さ
れ、そして点B²におけるプローブ３８の値が読
出される。プローブ３６は、移動中に磁界強度値
をリアルタイムで読出す。このリアルタイム値が
プローブ３８の記憶値と整合する時、プローブ３
６は点B²にあり、一方、プローブ３８は新しい
位置B³にある。これで第２測定サイクルが終了
する。このことから、プローブ３６は1.27ミリメ
ートル（0.05インチ）に等しい別の増分距離を移
動したことがわかるであろう。部材１２はこれら
のサイクルの間に持続的に移動を行なうけれど
も、各サイクルの終了と開始のための回路による
計算はマイクロ秒の間に実行され、したがつて、
時間的な遅れはほとんどなく、部材１２の位置決
めが不正確になることはない。前記工程が繰返さ
れて可動部材１２が移動し、そしてプローブ３６
は10回の測定サイクルの終端において点B¹⁰に到
達する。このようにして、可動部材１２は12.7ミ
リメートル（0.50インチ）だけ移動する。

この実施例では、制御回路のマイクロプロセツ
サは、各サイクルの始めに、ホール・プローブ３
６の読出し値とホール・プローブ３８の読出し値
との間の磁界強度の勾配を決定するであろう。勾
配が計算によつて決定されると、それに応じてコ
イル制御回路４２が動作し、コイル組立体２６が
付勢される。部材１２は、各増分距離をほぼ同じ
時間で移動するように、指示される。部材１２が
比較的均一な速度で移動することはシヤツタの運
動の制御を助ける。さらに、命令信号がプローブ
３６とプローブ３８との間の増分間隔の非整数倍
の距離を表す場合、この勾配の決定は重要であ
る。

例えば、もしｘ増分命令信号がプローブ３６と
プローブ３８との間の距離の9.5倍である12.065
ミリメートル（0.475インチ）だけ可動部材１２
を移動させるという命令であるならば、マイクロ
プロセツサが動作して10回の測定サイクルを実行
させる。最後のサイクルの終了後、すなわち、第
10サイクルの終了後、制御回路４０はコイル組立
体２６が逆向きに移動するようにコイル制御回路
４２を動作させる。このことにより、部材１２は
逆方向に駆動される。この場合、後端プローブ３
６は前端プローブになる。このプローブのリアル
タイム読出し値がｘ増分命令信号に対応する値に
整合するまで、リアルタイム値を読出し読ける。
命令信号に対応する磁界強度が、最後のサイクル
の開始時に、プローブ３６とプローブ３８とによ
つて読出された値の間の差を計算することによつ
て決定され、そしてこの差に命令信号の最終整数
値を越えた分数部分を乗算する。いまの場合でい
えば、点B⁹と点B¹⁰とで読出されたホール電圧値
の間の差に0.5（すなわち、最終整数値９を越えた
分数部分）が乗算される。この結果えられた値が
プローブ３８が点B¹⁰での記憶値から減算され
る。この新しい値がｘ増分命令信号に対応する補
間値である。したがつて、プローブ３６はｘ増分
命令信号に対応する補間値を読出すであろう。整
合が起こると、ゼロ状態に到達する。この時、コ
イル制御回路４２はコイル組立体２６を流れる電
流をゼロにする。マイクロプロセツサを制御する
ROMは、この命令信号に対応する磁界強度値を
補間する代りに、この命令信号に対する値を外挿
するようにしてもよいことは理解されるであろ
う。この外挿を行なう場合には、９回の完全な測
定サイクルが実行され、そしてこの第９番目のサ
イクルの勾配が命令信号の分数値量に対応する分
数サイクルの勾配であると仮定される。前記の磁
界値を補間したのと同じように、この勾配が用い
られる。このような補間や外挿の精度は、プロー
ブ間の実際の磁界強度の傾斜が直線状であるとい
う前提に基づいている。傾斜が非直線状であれ
ば、明らかに、このことにより誤差が導入され
る。もしプローブ間の増分間隔を極めて小さくと
れば、例えば前記に示された程度の寸法にとれ
ば、およびまたは、プローブ３６，３８が通る部
分の磁界強度の分布が第４図に示されているよう
に事実上直線状であるならば、このことが原因で
誤差を生ずる可能性は大幅に小さくなる。

前記のような機械装置の場合、可動部材１２に
は慣性があるので、要求された位置を越えて動い
てしまうという傾向をもつ。従来の制御装置に用
いられている方法は、可動部材１２を減速して、
このような慣性による効果を補償し、それによつ
て精密な位置制御を得ようというものであるが、
本発明も、このような方法を用いている。前記の
ように、プローブ３６とプローブ３８は同じ感度
を有している。もしこれらのプローブの感度が同
じでないならば、その場合には、制御回路４０は
この不均衡を考慮して、プローブの読出し値を電
子的に処理し、実質的に均衡がえられるようにし
なければならない。

第５図の曲線Ｙは本発明の融通性を示すもので
ある。後で説明されるように、本発明は、磁界の
強度分布が変つた場合、それを補償し、それによ
り、磁界の強度分布が事実上どのようであつて
も、可動部材１２を精密に指示することができ
る。この点について、プローブ３６および３８
が、最初、点ＣおよびD¹にそれぞれあつたとす
る。曲線Ｙで表された磁界の強度分布は、曲線Ｘ
で表された強度分布と大いに違つていることがわ
かるであろう。勾配が変動しているけれども、プ
ローブ３６，３８は曲線Ｘに沿つて移動した時に
実行したのと同じように、プローブ３６，３８は
それらの測定を実行し、そして後で行なう比較と
計算処理のために適切な値を記憶する。したがつ
て、部材１２はｘ増分命令信号に従つて移動する
であろう。したがつて、この検出装置は非常に融
通性をもち、かつ信頼性の高いものであることが
わかる。したがつて、磁界強度分布が変わつて
も、プローブはその強度分布を忠実にたどること
ができるであろう。したがつて、本発明により、
磁界の強度分布に変動があつても、２つの部材の
相対的位置を精密に定めることができる。磁界強
度分布がこのように変化しても、そのことによ
り、誤差が生ずることはないから、磁気検出を利
用した制御装置において、このことはもちろん大
きな利点である。この点に関して、磁気検出を用
いた従来の位置制御装置は、磁界強度と距離との
間の関係が１次関数的である時、最もよく機能す
る傾向がある。このような１次関数状分布からず
れた場合、または予めプログラムされた磁界強度
分布の場合には、自動的には補償できない形の誤
差を生ずるであろう。一方、このような１次関数
状分布からのずれは、本発明により、容易にそし
て精密に調整することができる。

本発明の範囲内において、前記方法および装置
に対して、一定の変更を行なうことが可能である
から、前記記載および添付図面の内容はすべて例
示のためのものであつて、限定の意味を持つもの
でないと解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従つて製作された１つ
の動作態様下にある部品の相対位置を示した位置
応答監視装置の概要図、第２図は部品が異つた相
対位置にある第１図の装置の概要図、第３図は本
発明の装置の一部分を示した立体概要図、第４図
は一定の間隔をもつて並置された１対の磁石によ
つてつくられる磁束密度のグラフ、第５図は１対
の磁界強度曲線を示したグラフ。 １４…部材、１２…可動部材、３６，３８…検
出装置、磁気検出装置、１８，２０…磁気装置、
４０…制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の部材が与えられた経路に沿つて移動す
   るようになつた一対の部材の相対的変位を監視し
   制御する装置にして、 前記部材の１つに取り付けられた磁界強度を検
   出する検出装置と、 前記部材の他の１つに取り付けられた一定の磁
   界を発生する磁気装置と、 制御装置と、を有し、 前記検出装置は、与えられた増分間隔だけ離れ
   て同一もしくは既知の比率の応答性をもつた少な
   くとも一対の磁気検出プローブをを有し、 前記磁気装置と前記検出装置とは、前記一対の
   部材が相対移動するとき前記検出装置が磁界強度
   の変化する１つの検出部に沿つて移動するように
   配置され、 前記制御装置は、前記プローブのそれぞれによ
   つて測定された磁界強度の値を周期的に求める手
   段と、前記部材の相対移動の方向において前方に
   位置するプローブによる前記測定値に関連した値
   を記憶し、その記憶値とそれに続いて後方に位置
   するプローブが測定する現在値とを比較する手段
   とを有し、前記記憶値と前記現在値との間の関係
   と前記プローブ間の増分間隔とに従つて前記部材
   の相対的変位を決定する、 ことを特徴とする相対変位を監視し制御する装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記制御装
   置は前記一対のプローブが実質的に同時に測定し
   たそれぞれの測定値を比較して前記プローブ間の
   磁界強度の差分を求める手段を有し、それにより
   前記部材の前記増分間隔より短い距離にわたる前
   記部材の相対変位と該変位の速度を決定しうるよ
   うにしたことを特徴とする相対的変位を監視し制
   御する装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記制御装
   置は前記磁界強度の差分に応じて、該差分を与え
   る前記プローブの測定値と後方プローブの測定値
   との間の１つまたは複数の補間値を決定してそれ
   を記憶する手段を有し、前記比較装置は前記後方
   プローブの測定の現在値を前記記憶された補間値
   と比較して、前記増分間隔より短い距離にわたる
   前記部材間の相対的変位を監視する手段を有する
   ことを特徴とする相対的変位を監視し制御する装
   置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記制御装
   置が前記部材間の相対的変位の要求された長さを
   表す指令信号に応答して前記指令信号の表す長さ
   と前記部材間の増分間隔との関数としてサイクル
   数を定め、各サイクルの開始時に前記前方プロー
   ブの以前の測定値の記憶値を現在の測定値で更新
   し、またサイクルの終了時を前記記憶値と、前記
   後方プローブの現在測定値との等価を検出して定
   め、前記等価の検出数をカウントして前記部材の
   移動のサイクル数を決定する手段を有することを
   特徴とする相対的変位を監視し制御する装置。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記制御装
   置が最後の完全な１サイクルの終了時に前記プロ
   ーブの測定値間の差分を決定し、前記指令信号の
   表す長さと前記部材間の増分間隔との関数として
   決められた前記サイクル数の任意の残りの端数部
   分と前記差分に従つて補間値を決定して記憶し、
   前記後方のプローブの現在測定値と前記記憶され
   た補間値との一致に応じて停止信号を発生する手
   段を有することを特徴とする相対的変位を監視し
   制御する装置。