JPH0712586A - 磁気的測定システム - Google Patents
磁気的測定システムInfo
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- JPH0712586A JPH0712586A JP6050629A JP5062994A JPH0712586A JP H0712586 A JPH0712586 A JP H0712586A JP 6050629 A JP6050629 A JP 6050629A JP 5062994 A JP5062994 A JP 5062994A JP H0712586 A JPH0712586 A JP H0712586A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、磁気的測定システム、特に位置
測長機において、測定尺に対する間隔の変化に敏感では
なく、その走査信号が測定目盛及び僅かに高調波部分を
含むような等しい周波数を有する、磁気抵抗センサを備
えた走査ユニットを創造することである。 【構成】 磁気的測定システムであり、その磁気抵抗
要素５は走査ユニット４において測定方向ｘに対して角
βに配設されており、そして測定方向ｘに対して垂直に
作用する補助磁界Ｙによって磁気抵抗要素５が磁気的に
付勢される前記磁気測定システム。
測長機において、測定尺に対する間隔の変化に敏感では
なく、その走査信号が測定目盛及び僅かに高調波部分を
含むような等しい周波数を有する、磁気抵抗センサを備
えた走査ユニットを創造することである。 【構成】 磁気的測定システムであり、その磁気抵抗
要素５は走査ユニット４において測定方向ｘに対して角
βに配設されており、そして測定方向ｘに対して垂直に
作用する補助磁界Ｙによって磁気抵抗要素５が磁気的に
付勢される前記磁気測定システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相互に運動可能な２つ
の対象物の相対位置の測定のための位置測定装置にし
て、測定方向における周期的測定目盛は位置に依存する
出力信号の発生のための少なくとも1 つの磁気抵抗要素
による走査ユニットによって走査され、出力信号から評
価装置において位置測定値が形成される、前記装置に関
する。
の対象物の相対位置の測定のための位置測定装置にし
て、測定方向における周期的測定目盛は位置に依存する
出力信号の発生のための少なくとも1 つの磁気抵抗要素
による走査ユニットによって走査され、出力信号から評
価装置において位置測定値が形成される、前記装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置では種々のものが公知であ
る。例えば西独国特許明細書２８３４５１９Ａ１があ
る。この刊行物からディジタル測長機が公知であり、測
長機は２つの相互に移動可能な部分と、検出器信号の処
理のための電子装置とを備え、前記２つの部分の一方が
測定尺でありかつその他方が測定尺の走査のため及び走
査された長さに相応する電気信号を発生するための検出
器であり、その際測定尺は読み取り可能なマークの形成
のための予め設定された間隔で磁化されている磁化可能
な材料を備えたマーク担持体を有し、そして検出器はマ
ークのための読み取りヘッドである。その際さらに処理
する装置としてディジタル表示装置が使用される。マー
ク担持体は磁気層であり得、その際マークは２つのトラ
ックの正弦曲線磁化によって形成されており、各トラッ
クのためにそれぞれ１つの読み取りヘッドが存在する。
検出器は少なくとも1 つの磁束感応磁気ヘッドを有し、
磁気ヘッドは検出器と磁化部との間の僅かな相対速度の
際の読み取りのために、磁気的変調器の原理に従って形
成されている。記載の開示では検出器の実施形態の詳し
い記載が欠けている。
る。例えば西独国特許明細書２８３４５１９Ａ１があ
る。この刊行物からディジタル測長機が公知であり、測
長機は２つの相互に移動可能な部分と、検出器信号の処
理のための電子装置とを備え、前記２つの部分の一方が
測定尺でありかつその他方が測定尺の走査のため及び走
査された長さに相応する電気信号を発生するための検出
器であり、その際測定尺は読み取り可能なマークの形成
のための予め設定された間隔で磁化されている磁化可能
な材料を備えたマーク担持体を有し、そして検出器はマ
ークのための読み取りヘッドである。その際さらに処理
する装置としてディジタル表示装置が使用される。マー
ク担持体は磁気層であり得、その際マークは２つのトラ
ックの正弦曲線磁化によって形成されており、各トラッ
クのためにそれぞれ１つの読み取りヘッドが存在する。
検出器は少なくとも1 つの磁束感応磁気ヘッドを有し、
磁気ヘッドは検出器と磁化部との間の僅かな相対速度の
際の読み取りのために、磁気的変調器の原理に従って形
成されている。記載の開示では検出器の実施形態の詳し
い記載が欠けている。
【０００３】ヨーロッパ特許明細書第００６９３９２Ａ
２からディジタル位置測定装置が公知であり、その際磁
気抵抗センサを有する検出器が設けられている。そこに
は相異なる特性曲線の磁気抵抗センサが記載されており
かつそのようなセンサとのブリッジ回路が開示されてい
る。
２からディジタル位置測定装置が公知であり、その際磁
気抵抗センサを有する検出器が設けられている。そこに
は相異なる特性曲線の磁気抵抗センサが記載されており
かつそのようなセンサとのブリッジ回路が開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、位置測定装
置において、測定目盛及び僅かに調波部分が含まれると
同様な周波数をその走査信号が有するような、測定尺に
対する間隔変化には敏感でない磁気抵抗センサを備えた
走査ユニットを創造することを課題とする。
置において、測定目盛及び僅かに調波部分が含まれると
同様な周波数をその走査信号が有するような、測定尺に
対する間隔変化には敏感でない磁気抵抗センサを備えた
走査ユニットを創造することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の課題は少なくとも1 つの磁気抵抗要素（５）が走査ユ
ニット（４）内に、測定目盛（３）に対して平行な平面
内で測定方向（ｘ）に対してある角度（β）傾斜して配
設されておりかつある角度（γ）で磁気抵抗要素（５）
に作用する補助磁界（Ｙ）によって磁気的に付勢され、
その際磁気抵抗要素（５）は測定尺磁化を生ぜしめる漂
遊磁界に対して斜めになっていることを特徴とする前記
位置測定装置によって解決される。
の課題は少なくとも1 つの磁気抵抗要素（５）が走査ユ
ニット（４）内に、測定目盛（３）に対して平行な平面
内で測定方向（ｘ）に対してある角度（β）傾斜して配
設されておりかつある角度（γ）で磁気抵抗要素（５）
に作用する補助磁界（Ｙ）によって磁気的に付勢され、
その際磁気抵抗要素（５）は測定尺磁化を生ぜしめる漂
遊磁界に対して斜めになっていることを特徴とする前記
位置測定装置によって解決される。
【０００６】次に本発明の実施例を図面に基づいて更に
詳しく説明する。
詳しく説明する。
【０００７】
【実施例】図１には磁気的測定装置の原理図が示されい
る。測長機１は周期的測定目盛３を有する測定尺２と測
定目盛３の走査のための走査ユニット４とから成る。測
定尺２は磁性材料から成りかつ交互に反対の磁界強さに
磁化され−それによって目盛周期Ｐの周期的測定目盛３
が形成される。磁化は測定尺２が延びる平面に沿って行
われるが、ここでは図示してないが、これに対して垂直
にも行われることができる。
る。測長機１は周期的測定目盛３を有する測定尺２と測
定目盛３の走査のための走査ユニット４とから成る。測
定尺２は磁性材料から成りかつ交互に反対の磁界強さに
磁化され−それによって目盛周期Ｐの周期的測定目盛３
が形成される。磁化は測定尺２が延びる平面に沿って行
われるが、ここでは図示してないが、これに対して垂直
にも行われることができる。
【０００８】磁化は、図２に拡大して表された詳細Ｚに
図式的に示された漂遊磁界を発生する。周期的測定目盛
３は磁気抵抗要素５によって走査され、磁気抵抗要素は
走査ユニット４にあり、かつ図面に対する明細書中で詳
しく説明されている。その際磁気抵抗要素のための符号
として５が使用されかつ各図中では添え字が付されてい
る。
図式的に示された漂遊磁界を発生する。周期的測定目盛
３は磁気抵抗要素５によって走査され、磁気抵抗要素は
走査ユニット４にあり、かつ図面に対する明細書中で詳
しく説明されている。その際磁気抵抗要素のための符号
として５が使用されかつ各図中では添え字が付されてい
る。
【０００９】走査ユニット４は構成部材６を有し、構成
部材は永久磁石又は電磁石によって発生させられる補助
磁界Ｙを生じる。補助磁界Ｙは測定尺磁化を生ぜしめる
漂遊磁界に対して垂直に作用する。
部材は永久磁石又は電磁石によって発生させられる補助
磁界Ｙを生じる。補助磁界Ｙは測定尺磁化を生ぜしめる
漂遊磁界に対して垂直に作用する。
【００１０】図３には、原理の説明のために、単一要素
５２ａに基づいて磁気抵抗要素の本発明による配列が示
されている。測定尺磁化による漂遊磁界（以下測定尺磁
界Ｘという）の成分はＸであらわされる測定方向に作用
する。これに対して垂直に補助磁界Ｙが作用し、補助磁
界Ｙは構成部分６によって発生されかつその際補助磁界
の方向はｙで示される。従って磁気抵抗要素５は両磁界
Ｘ及びＹの作用を受ける。磁気抵抗要素５２ａは角度β
でかつ磁界Ｘ及びＹに対して９０°及び０°ずれてい
る。好適な角度β又はγとして４５°の傾斜が示されて
いる。固定抵抗７によって磁気抵抗要素５２ａがブリッ
ジ回路、ここではハーフブリッジ回路に補完される。走
査ユニット４における磁気抵抗要素５２ａの傾斜位置に
よって補助磁界Ｙの作用の下に、磁気抵抗要素５２ａが
磁気的に付勢され、このことは図４に基づいて説明さ
れ、この関係を説明するためにベクトル図が選択され
る。
５２ａに基づいて磁気抵抗要素の本発明による配列が示
されている。測定尺磁化による漂遊磁界（以下測定尺磁
界Ｘという）の成分はＸであらわされる測定方向に作用
する。これに対して垂直に補助磁界Ｙが作用し、補助磁
界Ｙは構成部分６によって発生されかつその際補助磁界
の方向はｙで示される。従って磁気抵抗要素５は両磁界
Ｘ及びＹの作用を受ける。磁気抵抗要素５２ａは角度β
でかつ磁界Ｘ及びＹに対して９０°及び０°ずれてい
る。好適な角度β又はγとして４５°の傾斜が示されて
いる。固定抵抗７によって磁気抵抗要素５２ａがブリッ
ジ回路、ここではハーフブリッジ回路に補完される。走
査ユニット４における磁気抵抗要素５２ａの傾斜位置に
よって補助磁界Ｙの作用の下に、磁気抵抗要素５２ａが
磁気的に付勢され、このことは図４に基づいて説明さ
れ、この関係を説明するためにベクトル図が選択され
る。
【００１１】補助磁界Ｙ及び測定尺磁界Ｘなしに磁化Ｍ
は、製造方法により制約されて要素軸線５Ａの方向に位
置する、軸線の方向における要素５２ａの磁界感応層の
強い異方性に基づいて行われる。要素５２ｂに電圧Ｕが
印加されると、同様に電流Ｊが線の方向に流れる。充分
に大きな補助磁界Ｙによって磁化Ｍは補助磁界Ｙの方向
において要素軸線５Ａから回動される。磁化Ｍ’及び電
流Ｊは相互に角度αを形成する。補助磁界Ｙ及び測定尺
磁界Ｘのベクトル和によって角度αは小さい量だけ、変
化する測定尺磁界Ｘに相応して変化する。要素の抵抗Ｒ
は角度αに依存して電流Ｊ及び磁化Ｍを形成するので、
測定尺２に渡る磁気抵抗要素５２ａの運動の際に電圧の
変化は生じない。
は、製造方法により制約されて要素軸線５Ａの方向に位
置する、軸線の方向における要素５２ａの磁界感応層の
強い異方性に基づいて行われる。要素５２ｂに電圧Ｕが
印加されると、同様に電流Ｊが線の方向に流れる。充分
に大きな補助磁界Ｙによって磁化Ｍは補助磁界Ｙの方向
において要素軸線５Ａから回動される。磁化Ｍ’及び電
流Ｊは相互に角度αを形成する。補助磁界Ｙ及び測定尺
磁界Ｘのベクトル和によって角度αは小さい量だけ、変
化する測定尺磁界Ｘに相応して変化する。要素の抵抗Ｒ
は角度αに依存して電流Ｊ及び磁化Ｍを形成するので、
測定尺２に渡る磁気抵抗要素５２ａの運動の際に電圧の
変化は生じない。
【００１２】抵抗はΔＲ＝ρｃｏｓ2 （α＋δα）によ
り、角度αに依存する。角度の僅かな変化δαについて
は近似式δＲ＝ρ〔１−（Ｘ／Ｙ）〕が適用される。
り、角度αに依存する。角度の僅かな変化δαについて
は近似式δＲ＝ρ〔１−（Ｘ／Ｙ）〕が適用される。
【００１３】この措置によって磁気抵抗要素５の特性曲
線上の作業点もリニアー範囲に移動しかつ測定尺２の走
査によって得られる出力信号は、測定目盛３又はその目
盛周期Ｐと同様な周波数を有する。
線上の作業点もリニアー範囲に移動しかつ測定尺２の走
査によって得られる出力信号は、測定目盛３又はその目
盛周期Ｐと同様な周波数を有する。
【００１４】補助磁界なしに従来のように配設されてい
る磁気抵抗要素では、走査信号は二倍の周波数を有しか
つ特性曲線は「矩形状」である。上記の措置によってヒ
ステリシスも矩形の特性曲線の場合よりも本質的に小さ
くなる。
る磁気抵抗要素では、走査信号は二倍の周波数を有しか
つ特性曲線は「矩形状」である。上記の措置によってヒ
ステリシスも矩形の特性曲線の場合よりも本質的に小さ
くなる。
【００１５】図５には２つの磁気抵抗要素５３１及び５
３２がいわゆるハーフブリッジ回路に統合されている。
その測定尺−及び補助磁界Ｘ及びＹの影響範囲における
対向した幾何学的位置によって個々の磁気抵抗要素５３
１及び５３２−以下センサ要素と称する−の零点ドリフ
トが消去される、そのわけは零点ドリフトは実質的に相
殺されるからである。この構成は特にコード化された測
定目盛の走査のために好適である。
３２がいわゆるハーフブリッジ回路に統合されている。
その測定尺−及び補助磁界Ｘ及びＹの影響範囲における
対向した幾何学的位置によって個々の磁気抵抗要素５３
１及び５３２−以下センサ要素と称する−の零点ドリフ
トが消去される、そのわけは零点ドリフトは実質的に相
殺されるからである。この構成は特にコード化された測
定目盛の走査のために好適である。
【００１６】個々のセンサ要素５を備えた測定目盛の走
査の際に勿論小さい強度の１つの信号が発生され、従っ
て実際には常に走査ユニット４には１群のセンサ要素５
が設けられており、走査ユニットは次の実施形態で示さ
れるように、最も相違する方法でブリッジ回路に統合さ
れる。
査の際に勿論小さい強度の１つの信号が発生され、従っ
て実際には常に走査ユニット４には１群のセンサ要素５
が設けられており、走査ユニットは次の実施形態で示さ
れるように、最も相違する方法でブリッジ回路に統合さ
れる。
【００１７】図６には本発明による走査板７上の磁気抵
抗要素５４の配列が示されている。走査板７は走査ユニ
ット４中にある。要素５４の磁界感応地帯は太く図示さ
れている。これらの地帯は角度βの下にありかつ測定方
向ｘ及び補助磁界Ｙに対して傾斜している（好ましくは
４５°、例えばβ＝γ）。２つの正弦曲線信号を得るた
めに、複数の磁気抵抗要素５４が測定尺周期（ＮからＭ
まで測定して）の１／４の間隔に配設されておりかつそ
れ自体公知の方法でハーフブリッジ回路又は完全ブリッ
ジに接続されている。
抗要素５４の配列が示されている。走査板７は走査ユニ
ット４中にある。要素５４の磁界感応地帯は太く図示さ
れている。これらの地帯は角度βの下にありかつ測定方
向ｘ及び補助磁界Ｙに対して傾斜している（好ましくは
４５°、例えばβ＝γ）。２つの正弦曲線信号を得るた
めに、複数の磁気抵抗要素５４が測定尺周期（ＮからＭ
まで測定して）の１／４の間隔に配設されておりかつそ
れ自体公知の方法でハーフブリッジ回路又は完全ブリッ
ジに接続されている。
【００１８】ここでは２つのハーフブリッジ回路が示さ
れ、ハーフブリッジ回路は運転電圧ＵＢで運転こされか
つ出力にそれぞれ正弦曲線信号及び余弦曲線信号を出
す。既に原理に記載したように、補助磁界Ｙに対するセ
ンサ要素５４の傾斜位置によって、特性曲線上のセンサ
要素５４の作業点はリニアー範囲に移動する。信号周期
は−従来の配列とは異なり−ＮからＭまで測った目盛周
期Ｐに相応する。特性曲線のリニアー化によって信号は
正弦曲線に成りそしてヒステリシスは小さくなる。
れ、ハーフブリッジ回路は運転電圧ＵＢで運転こされか
つ出力にそれぞれ正弦曲線信号及び余弦曲線信号を出
す。既に原理に記載したように、補助磁界Ｙに対するセ
ンサ要素５４の傾斜位置によって、特性曲線上のセンサ
要素５４の作業点はリニアー範囲に移動する。信号周期
は−従来の配列とは異なり−ＮからＭまで測った目盛周
期Ｐに相応する。特性曲線のリニアー化によって信号は
正弦曲線に成りそしてヒステリシスは小さくなる。
【００１９】他の利点は、一般に補助磁界Ｙの強さにつ
いてセンサ要素の感度が示されることができ、このこと
は特に大きな目盛周期を備えた測定尺では有利である、
そのわけはそのような測定尺は強い磁界を発生し、好適
なセンサ要素は飽和状態で駆動され、従って測定尺と走
査ユニットとの間の間隔を、センサ要素が制御オーバと
ならないように大きく選択なければならず、−大きな測
定尺目盛周期の利点が失われるからである。
いてセンサ要素の感度が示されることができ、このこと
は特に大きな目盛周期を備えた測定尺では有利である、
そのわけはそのような測定尺は強い磁界を発生し、好適
なセンサ要素は飽和状態で駆動され、従って測定尺と走
査ユニットとの間の間隔を、センサ要素が制御オーバと
ならないように大きく選択なければならず、−大きな測
定尺目盛周期の利点が失われるからである。
【００２０】記載のニリア化によって信号振幅の小さい
間隔感度も得られる、そのわけはセンサ要素によって効
果的に利用される測定尺目盛周期は今や矩形特性曲線の
センサの場合の二倍の大きさであるからである。
間隔感度も得られる、そのわけはセンサ要素によって効
果的に利用される測定尺目盛周期は今や矩形特性曲線の
センサの場合の二倍の大きさであるからである。
【００２１】上記利点は特に高調波（調波）の濾波に使
用される次の実施形態にも勿論通用する。図７には、高
調波の抑制のために、目盛周期Ｐ当たり８つのセンサ要
素５５が配設されている。個々のハーフブリッジ回路又
は完全ブリッジ回路の信号はここに増幅されかつ電源回
路８を介して２つの信号ＳＩＮ及びＣＯＳに連結され、
その際回路網８の抵抗は、できるかぎり正弦曲線信号が
発生するように選択される。この構成によって例えば高
調波は６次までに抑制されることができる。
用される次の実施形態にも勿論通用する。図７には、高
調波の抑制のために、目盛周期Ｐ当たり８つのセンサ要
素５５が配設されている。個々のハーフブリッジ回路又
は完全ブリッジ回路の信号はここに増幅されかつ電源回
路８を介して２つの信号ＳＩＮ及びＣＯＳに連結され、
その際回路網８の抵抗は、できるかぎり正弦曲線信号が
発生するように選択される。この構成によって例えば高
調波は６次までに抑制されることができる。
【００２２】他の高調波は公知の方法で、センサ要素の
長さが測定方向Ｘに測って、消去されるべき（例えば三
次高調波＝目盛周期の１／３）高調波の測定方向ｘにお
ける長さに相応することによって抑制されることができ
る。
長さが測定方向Ｘに測って、消去されるべき（例えば三
次高調波＝目盛周期の１／３）高調波の測定方向ｘにお
ける長さに相応することによって抑制されることができ
る。
【００２３】前記両濾波方法は別々に又は組み合わせて
使用されることができる。図８は改良された形の実施形
態を示し、その際感度の良いセンサ要素５６は測定尺に
対して横にステップ状に相互にずらせて配設されており
かつ相互に磁界感応導体９６によって接続されている。
この構成によってセンサ要素５６の有効長さは大きくか
つ良好な信号につながる、測定尺の大きな面が走査され
ることができる。
使用されることができる。図８は改良された形の実施形
態を示し、その際感度の良いセンサ要素５６は測定尺に
対して横にステップ状に相互にずらせて配設されており
かつ相互に磁界感応導体９６によって接続されている。
この構成によってセンサ要素５６の有効長さは大きくか
つ良好な信号につながる、測定尺の大きな面が走査され
ることができる。
【００２４】図９はセンサ配列を示し、これは図６に示
す構成よりも高い情報密度及び大きな長さを有する。こ
のことは、センサ要素５７は、例えば目盛周期Ｐの１／
４の間隔で配設されることができ、かつそれにもかかわ
らず目盛方向に測って相互の間隔よりも大きな有効長さ
を有する（例えば良好な濾波のための目盛周期の１／
３）。
す構成よりも高い情報密度及び大きな長さを有する。こ
のことは、センサ要素５７は、例えば目盛周期Ｐの１／
４の間隔で配設されることができ、かつそれにもかかわ
らず目盛方向に測って相互の間隔よりも大きな有効長さ
を有する（例えば良好な濾波のための目盛周期の１／
３）。
【００２５】図１０にはセンサ要素５８が示され、セン
サ要素は複数の目盛周期Ｐにわたって延びかつ断続的に
のみ感応する地帯を有し（太く示してある）かつ磁界感
応導体９８と接続している。
サ要素は複数の目盛周期Ｐにわたって延びかつ断続的に
のみ感応する地帯を有し（太く示してある）かつ磁界感
応導体９８と接続している。
【００２６】図１１は８つのセンサ要素５９を備えた変
形が示され、そのうちそれぞれ４つが完全ブリッジ回路
に統合されることができる。ハーフブリッジ回路を形成
するセンサ要素５９は図示のように、それぞれその方向
に９０°相互に回動される。センサ要素５９が、相互に
立設されている場合、センサ要素はリニアー挙動に基づ
いて、相互に１８０°ずらされた信号を供給する。ハー
フブリッジ回路への統合の際、信号は二倍の振幅を有す
る。この構成では利点は、ハーフブリッジ回路のセンサ
要素５９が測定方向に目盛周期Ｐの１／２だけずらされ
て配設されてはならない場合に存する。信号ＳＩＮ及び
ＣＯＳ及び−ＳＩＮ、−ＣＯＳは互いに近接した測定尺
個所から得られる。ハーフブリッジ回路のセンサ要素５
９は測定方向ｘに対して横にのみずらされて配設されて
いる。ここでは斜めに位置し、センサ要素５９の太く示
された部分のみが、磁界に感応し、接続導体９９は磁界
に感応しない。
形が示され、そのうちそれぞれ４つが完全ブリッジ回路
に統合されることができる。ハーフブリッジ回路を形成
するセンサ要素５９は図示のように、それぞれその方向
に９０°相互に回動される。センサ要素５９が、相互に
立設されている場合、センサ要素はリニアー挙動に基づ
いて、相互に１８０°ずらされた信号を供給する。ハー
フブリッジ回路への統合の際、信号は二倍の振幅を有す
る。この構成では利点は、ハーフブリッジ回路のセンサ
要素５９が測定方向に目盛周期Ｐの１／２だけずらされ
て配設されてはならない場合に存する。信号ＳＩＮ及び
ＣＯＳ及び−ＳＩＮ、−ＣＯＳは互いに近接した測定尺
個所から得られる。ハーフブリッジ回路のセンサ要素５
９は測定方向ｘに対して横にのみずらされて配設されて
いる。ここでは斜めに位置し、センサ要素５９の太く示
された部分のみが、磁界に感応し、接続導体９９は磁界
に感応しない。
【００２７】図１２による構成は４つのハーフブリッジ
回路から成り、そのセンサ要素５１０はそれぞれ１／４
目盛周期Ｐだけずらされている。その際それぞれ両他の
ハーフブリッジ回路に対して９０°回動されている２つ
のハーフブリッジ回路のセンサ要素５１０の方向は同一
である。出力信号の差は正弦曲線信号を出し、その際二
次高調波は濾波される。
回路から成り、そのセンサ要素５１０はそれぞれ１／４
目盛周期Ｐだけずらされている。その際それぞれ両他の
ハーフブリッジ回路に対して９０°回動されている２つ
のハーフブリッジ回路のセンサ要素５１０の方向は同一
である。出力信号の差は正弦曲線信号を出し、その際二
次高調波は濾波される。
【００２８】図１３はハーフブリッジ回路の他の構成を
示し，その際１／４ブリッジのためにそれぞれ複数のセ
ンサ要素５１１が直列に接続されている。１／４ブリッ
ジのセンサ要素５１１は複数の目盛周期Ｐに渡って延
び、その際個々のセンサ要素５１１の長さは目盛周期Ｐ
の１／２に相応する。ハーフブリッジ回路の出力に正弦
曲線電圧Ｕ１が存在する。
示し，その際１／４ブリッジのためにそれぞれ複数のセ
ンサ要素５１１が直列に接続されている。１／４ブリッ
ジのセンサ要素５１１は複数の目盛周期Ｐに渡って延
び、その際個々のセンサ要素５１１の長さは目盛周期Ｐ
の１／２に相応する。ハーフブリッジ回路の出力に正弦
曲線電圧Ｕ１が存在する。
【００２９】図７の実施例で既に述べたように、図１４
による実施例でも、センサ要素５１２の長さが目盛周期
の所定の高調波の長さ（例えば第３次の高調波の濾波の
ために１／３）に設定される場合、それ以外の高調波は
消去されることができる。
による実施例でも、センサ要素５１２の長さが目盛周期
の所定の高調波の長さ（例えば第３次の高調波の濾波の
ために１／３）に設定される場合、それ以外の高調波は
消去されることができる。
【００３０】このことは図１４に示され、図１４は図１
３に相応する。センサ要素５１２の部分範囲はここでは
再び磁界感応導体９１２によって相互に結合されてい
る。図１５は図１３に類似したハーフブリッジ回路の構
成を示し、その際１／４ブリッジ回路のセンサ要素５１
３が互いに入り組んで設けられている。このことは、信
号が測定尺の密接に隣接した個所から得られるという利
点を有する。交叉点では関連したセンサ要素５１３はそ
れぞれ中断されかつ磁気感応導体路９１３と接続され、
その際交叉する導体路は相異なる平面内に位置しかつ図
示しない絶縁層によって分離されている。
３に相応する。センサ要素５１２の部分範囲はここでは
再び磁界感応導体９１２によって相互に結合されてい
る。図１５は図１３に類似したハーフブリッジ回路の構
成を示し、その際１／４ブリッジ回路のセンサ要素５１
３が互いに入り組んで設けられている。このことは、信
号が測定尺の密接に隣接した個所から得られるという利
点を有する。交叉点では関連したセンサ要素５１３はそ
れぞれ中断されかつ磁気感応導体路９１３と接続され、
その際交叉する導体路は相異なる平面内に位置しかつ図
示しない絶縁層によって分離されている。
【００３１】図１６は図１５に相応するが、ここでは相
互に１／４目盛周期だけずらされた２つのハーフブリッ
ジ回路のセンサ要素５１４が相互に入り組んで設けられ
ている。この実施例によって２つの出力信号ＳＩＮ及び
ＣＯＳが発生されることができる。
互に１／４目盛周期だけずらされた２つのハーフブリッ
ジ回路のセンサ要素５１４が相互に入り組んで設けられ
ている。この実施例によって２つの出力信号ＳＩＮ及び
ＣＯＳが発生されることができる。
【００３２】図１７は、信号から高調波を濾波する、公
知の他の可能性を示す。このことはセンサ要素５１３の
長さが測定方向ｘにおけるそのずれに相応して正弦関数
に従って段階を付けられていることによって行われ、こ
のことは技術水準から公知であるが、本発明と関連して
特別に有利な結果に繋がる、そのわけはセンサ要素の方
向及び長さについての変形の可能性は非常に多様だから
である。
知の他の可能性を示す。このことはセンサ要素５１３の
長さが測定方向ｘにおけるそのずれに相応して正弦関数
に従って段階を付けられていることによって行われ、こ
のことは技術水準から公知であるが、本発明と関連して
特別に有利な結果に繋がる、そのわけはセンサ要素の方
向及び長さについての変形の可能性は非常に多様だから
である。
【００３３】信号濾波は、センサ要素の感度が測定方向
に対する線の相異なる傾きによって位置に依存して調整
されることによっても達成される。感度は線の位置に依
存する幅によっても変えられることができる。
に対する線の相異なる傾きによって位置に依存して調整
されることによっても達成される。感度は線の位置に依
存する幅によっても変えられることができる。
【００３４】本発明の範囲内で１／４ブリッジ回路内で
のセンサ要素の並列及び直列から成る組合せが形成され
ることができる。同様にハーフブリッジ回路又は完全ブ
リッジ回路の並列及び直列から成る組合せが形成される
ことができる。
のセンサ要素の並列及び直列から成る組合せが形成され
ることができる。同様にハーフブリッジ回路又は完全ブ
リッジ回路の並列及び直列から成る組合せが形成される
ことができる。
【００３５】既に述べたように、補助磁界は永久磁石に
よって又は線輪によって選択的に発生されることができ
る。線輪の使用の際、線輪は高周波電流を供給されるこ
とによって搬送周波数出力信号が発生されることができ
る。
よって又は線輪によって選択的に発生されることができ
る。線輪の使用の際、線輪は高周波電流を供給されるこ
とによって搬送周波数出力信号が発生されることができ
る。
【００３６】補助磁界は、測定尺に測定方向に対して横
の永久磁化が行われることによっても発生されることが
できる。
の永久磁化が行われることによっても発生されることが
できる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の位置測定装置の利点はその機能
安全性、その特性曲線のリニアー範囲における磁気抵抗
要素の作業点の移動及びそれにより生じる位置特性にあ
る。
安全性、その特性曲線のリニアー範囲における磁気抵抗
要素の作業点の移動及びそれにより生じる位置特性にあ
る。
【図１】位置測定装置の原理図である。
【図２】図１の位置測定装置の部分の詳細である。
【図３】走査ユニットにおける磁気抵抗要素の原理図で
ある。
ある。
【図４】図３による目盛担持体の平面図である。
【図５】零点ドリフトの消去のための装置である。
【図６】ハーフブリッジ回路における磁気抵抗要素の配
列を示す図である。
列を示す図である。
【図７】回路網における磁気抵抗要素の他の配列を示す
図である。
図である。
【図８】段階状にされた磁気抵抗要素の配列を示す図で
ある。
ある。
【図９】図８と同様な、しかし高い情報密度の配列を示
す図である。
す図である。
【図１０】複数の測定尺周期に渡って延びている磁気抵
抗要素の群を示す図である。
抗要素の群を示す図である。
【図１１】第１群の磁気抵抗要素が完全ブリッジ回路に
統合されている図である。
統合されている図である。
【図１２】図１１におけるものと類似したブリッジ回路
である。
である。
【図１３】ハーフブリッジ回路の変形の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１４】図１３の配列に類似した所定の高調波の濾波
のための構成を示す図である。
のための構成を示す図である。
【図１５】相互に接続された磁気抵抗要素の配列を示す
図である。
図である。
【図１６】図１５からの構成の変形であるが、測定尺周
期の１／４だけセンサ要素がずらされた構成を示す図で
ある。
期の１／４だけセンサ要素がずらされた構成を示す図で
ある。
【図１７】磁気抵抗要素の同形性を示し、その長さが余
弦関数によって段階を付けられているものを示す図であ
る。
弦関数によって段階を付けられているものを示す図であ
る。
３ 測定目盛 ４ 走査ユニット ５ 磁気抵抗要素 β 角度 γ 角度 ｘ 測定方向 Ｙ 補助フィールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフオンス・シユピース ドイツ連邦共和国、83358 ゼーブルック、 ヴオプフナーシユトラーセ、２
Claims (11)
- 【請求項１】 相互に運動可能な２つの対象物の相対位
置の測定のための位置測定装置にして、測定方向におけ
る周期的測定目盛は位置に依存する出力信号の発生のた
めの少なくとも1 つの磁気抵抗要素による走査ユニット
によって走査される、前記位置測定装置において、 少なくとも1 つの磁気抵抗要素（５）が走査ユニット
（４）内に、測定目盛（３）に対して平行な平面内で測
定方向（ｘ）に対してある角度（β）傾斜して配設され
ておりかつある角度（γ）で磁気抵抗要素（５）に作用
する補助磁界（Ｙ）によって磁気的に付勢され、その際
磁気抵抗要素（５）は測定尺磁化を生ぜしめる漂遊磁界
に対して斜めになっていることを特徴とする前記位置測
定装置。 - 【請求項２】 補助磁界（Ｙ）が永久磁石により又は電
気的に形成されかつ測定尺磁化によって目盛平面に対し
て平行な平面内で発生した漂遊磁界の成分に対して略垂
直に作用する、請求項1 記載の位置測定装置。 - 【請求項３】 複数の磁気抵抗要素（５）が測定方向
（ｘ）の前後に目盛周期（Ｐ）の分数の間隔をおいて配
設されておりかつ電気的ブリッジに対して相互にジグザ
グ状に入り組んで設けられている、請求項1 記載の位置
測定装置。 - 【請求項４】 所定の周波数までの高周波のない正弦曲
線信号が発生するように磁気抵抗要素が入り組んで設け
られている請求項３記載の位置測定装置。 - 【請求項５】 １／４、１／２及び完全ブリッジ回路が
形成される、請求項３記載の位置測定装置。 - 【請求項６】 磁気抵抗要素（５）の長さが測定方向
（ｘ）で測って、目盛周期（Ｐ）の分数であり、その際
分数は消去されるべき調波の逆数である、請求項1 記載
の位置測定装置。 - 【請求項７】 磁気抵抗要素（５）の長さがそのずれに
相応して測定方向（Ｘ）において余弦関数によって段階
を付けられている、請求項1 記載の位置測定装置。 - 【請求項８】 部分ブリッジ回路内の磁気抵抗要素
（５）の長さが余弦関数による段階を付けられている、
請求項７記載の位置測定装置。 - 【請求項９】 目盛周期（Ｐ）内に複数の磁気抵抗要素
（５）が配設されている、請求項1 記載の位置測定装
置。 - 【請求項１０】 磁気抵抗要素（５）が測定方向（ｘ）
に対して横に相互にずらされており、それによって高い
情報密度が得られる、請求項９記載の位置測定装置。 - 【請求項１１】 磁気抵抗要素（５）が相互に入り組ん
で設けられている、請求項３記載の位置測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE93105911:7 | 1993-04-10 | ||
| EP93105911A EP0620416B1 (de) | 1993-04-10 | 1993-04-10 | Magnetisches Messsystem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712586A true JPH0712586A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2819507B2 JP2819507B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=8212803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6050629A Expired - Lifetime JP2819507B2 (ja) | 1993-04-10 | 1994-03-22 | 磁気的測定システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5619132A (ja) |
| EP (1) | EP0620416B1 (ja) |
| JP (1) | JP2819507B2 (ja) |
| AT (1) | ATE147158T1 (ja) |
| DE (2) | DE59304986D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007155406A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Tokai Rika Co Ltd | 磁気式位置検出装置 |
| JP2009128301A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Ckd Corp | 磁気リニア測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3367230B2 (ja) * | 1994-10-25 | 2003-01-14 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 位置検出装置 |
| DE19523853C2 (de) * | 1995-06-30 | 2000-02-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit |
| DE19532065C2 (de) * | 1995-08-31 | 1998-05-07 | Bosch Gmbh Robert | Magnetoresistiver Sensor |
| DE19536433C2 (de) * | 1995-09-29 | 1999-04-08 | Siemens Ag | Vorrichtung zur berührungslosen Positionserfassung eines Objektes und Verwendung der Vorrichtung |
| DE19601021B4 (de) * | 1996-01-13 | 2004-11-18 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Magnetische Positionsmeßeinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb |
| JP4001989B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2007-10-31 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 位置測定装置の走査部材 |
| DE19652562C2 (de) * | 1996-12-17 | 1999-07-22 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| FR2792403B1 (fr) * | 1999-04-14 | 2001-05-25 | Roulements Soc Nouvelle | Capteur de position et/ou de deplacement comportant une pluralite d'elements sensibles alignes |
| JP2001124589A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Asahi Optical Co Ltd | 磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
| AU5204500A (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-08 | Brown And Sharpe Tesa Sa | Magnetoresistive electrode measuring device, and measuring method |
| DE10320990A1 (de) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Induktiver Drehwinkelsensor und damit ausgestatteter Drehgeber |
| DE10322130A1 (de) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Anton Rodi | Phasenabgleich für Winkel- und Wegmessgeber |
| DE10338991A1 (de) | 2003-08-18 | 2005-03-17 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
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- 1993-04-10 EP EP93105911A patent/EP0620416B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-10 DE DE59304986T patent/DE59304986D1/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-22 JP JP6050629A patent/JP2819507B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-06 DE DE4411808A patent/DE4411808A1/de not_active Withdrawn
- 1994-04-07 US US08/224,647 patent/US5619132A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| EP0620416A1 (de) | 1994-10-19 |
| US5619132A (en) | 1997-04-08 |
| DE59304986D1 (de) | 1997-02-13 |
| EP0620416B1 (de) | 1997-01-02 |
| ATE147158T1 (de) | 1997-01-15 |
| DE4411808A1 (de) | 1994-10-13 |
| JP2819507B2 (ja) | 1998-10-30 |
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