JPH07248202A - 間隙追従型磁気式測長装置 - Google Patents
間隙追従型磁気式測長装置Info
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- JPH07248202A JPH07248202A JP4014794A JP4014794A JPH07248202A JP H07248202 A JPH07248202 A JP H07248202A JP 4014794 A JP4014794 A JP 4014794A JP 4014794 A JP4014794 A JP 4014794A JP H07248202 A JPH07248202 A JP H07248202A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】磁気スケールとヘッドとの間の間隙が変動した
場合にも精度良く計測できる間隙追従型磁気式測長装置
の提供。 【構成】 一定ピッチで規則的に着磁された磁極２の列
により磁気スケール１を形成し、その磁気スケール１か
ら間隙を隔ててヘッド３を移動させ、前記磁極２からの
磁束との交差に応じた大きさの電気信号をヘッド３から
発生させ、そのヘッド３からの信号をカウンタ４によっ
て計数することにより磁気スケール１に沿った長さを磁
気式に測定する。磁気スケール１とヘッド３との間の間
隙を距離計６で測定し、その距離計６の出力の変化に追
従して前記ヘッド３の磁束測定スパンをスパン調節手段
５によって調節することにより、前記間隙が増減した場
合にもヘッド３における磁気飽和を防止し、高精度の長
さ計測を確保する。
場合にも精度良く計測できる間隙追従型磁気式測長装置
の提供。 【構成】 一定ピッチで規則的に着磁された磁極２の列
により磁気スケール１を形成し、その磁気スケール１か
ら間隙を隔ててヘッド３を移動させ、前記磁極２からの
磁束との交差に応じた大きさの電気信号をヘッド３から
発生させ、そのヘッド３からの信号をカウンタ４によっ
て計数することにより磁気スケール１に沿った長さを磁
気式に測定する。磁気スケール１とヘッド３との間の間
隙を距離計６で測定し、その距離計６の出力の変化に追
従して前記ヘッド３の磁束測定スパンをスパン調節手段
５によって調節することにより、前記間隙が増減した場
合にもヘッド３における磁気飽和を防止し、高精度の長
さ計測を確保する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は間隙追従型磁気式測長装
置に関し、とくに磁気格子縞で目盛られた磁気スケール
と可変測定スパンの磁気ヘッドとにより変位を磁気的に
計測する間隙追従型磁気式測長装置に関する。
置に関し、とくに磁気格子縞で目盛られた磁気スケール
と可変測定スパンの磁気ヘッドとにより変位を磁気的に
計測する間隙追従型磁気式測長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】変位を非接触的に検出するため、適当な
原点からの距離を磁気スケールに沿った長さとして計測
し、その長さの変化を変位として出力する装置が実用さ
れている。図５(Ａ)に示すこの種装置の従来例におい
て、磁気スケール１は一定ピッチで規則的に着磁された
磁極２を有し、間隙d1を隔ててこの磁気スケール１と並
行に移動するヘッド３が各磁極２の磁束と交差する毎に
磁束変化に応じた電圧信号を出力する。磁気スケール１
上の適当な基準点（図示せず）からの距離を磁気スケー
ル１に沿った長さとして計測すれば、その長さの変化分
を変位として検出することができる。
原点からの距離を磁気スケールに沿った長さとして計測
し、その長さの変化を変位として出力する装置が実用さ
れている。図５(Ａ)に示すこの種装置の従来例におい
て、磁気スケール１は一定ピッチで規則的に着磁された
磁極２を有し、間隙d1を隔ててこの磁気スケール１と並
行に移動するヘッド３が各磁極２の磁束と交差する毎に
磁束変化に応じた電圧信号を出力する。磁気スケール１
上の適当な基準点（図示せず）からの距離を磁気スケー
ル１に沿った長さとして計測すれば、その長さの変化分
を変位として検出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし図５(Ａ)の測長
装置には、磁気スケール１とヘッド３との間隙ｄが小さ
くなった時に誤差を生ずる欠点がある。前記間隙ｄが図
５(Ａ)のd1のように適当な大きさである時は、磁気スケ
ール１の磁極２からの磁束密度が、ヘッド３の磁束検出
スパン±Ｖm（図５(Ｂ)参照）の範囲内にあり、ヘッド
３の出力電圧Ｖの大きさはヘッド３における磁束密度に
対応している。よって、磁束検出スパンの全域が変位の
有効測定範囲Ｒとなる。
装置には、磁気スケール１とヘッド３との間隙ｄが小さ
くなった時に誤差を生ずる欠点がある。前記間隙ｄが図
５(Ａ)のd1のように適当な大きさである時は、磁気スケ
ール１の磁極２からの磁束密度が、ヘッド３の磁束検出
スパン±Ｖm（図５(Ｂ)参照）の範囲内にあり、ヘッド
３の出力電圧Ｖの大きさはヘッド３における磁束密度に
対応している。よって、磁束検出スパンの全域が変位の
有効測定範囲Ｒとなる。
【０００４】他方、ヘッド３が図５(Ｂ)に示す様に磁気
スケール１に接近し過ぎると、磁気スケール１の磁極２
からの磁束密度が、ヘッド３の磁束検出スパン±Ｖmを
超え（図５(Ｂ)の破線カーブ参照）、ヘッド３に磁束の
飽和が生じその出力電圧Ｖの大きさが磁束密度に対応し
ない事態が生じて来る。例えば図５(Ｂ)のカーブの場
合、ヘッド３における磁束密度が磁束検出スパン±Ｖm
を超えて増大すると、そのスパンの範囲外で磁束密度が
破線で示すように変化してもヘッド３の出力はこのとき
＋Ｖm又は−Ｖmで一定であり、磁束密度と出力電圧との
間の１対１の対応が失われる。従って変位の有効測定範
囲Ｒが図示のように著しく狭まる。このことは、計測の
有効範囲が大幅に狭まることを意味する。
スケール１に接近し過ぎると、磁気スケール１の磁極２
からの磁束密度が、ヘッド３の磁束検出スパン±Ｖmを
超え（図５(Ｂ)の破線カーブ参照）、ヘッド３に磁束の
飽和が生じその出力電圧Ｖの大きさが磁束密度に対応し
ない事態が生じて来る。例えば図５(Ｂ)のカーブの場
合、ヘッド３における磁束密度が磁束検出スパン±Ｖm
を超えて増大すると、そのスパンの範囲外で磁束密度が
破線で示すように変化してもヘッド３の出力はこのとき
＋Ｖm又は−Ｖmで一定であり、磁束密度と出力電圧との
間の１対１の対応が失われる。従って変位の有効測定範
囲Ｒが図示のように著しく狭まる。このことは、計測の
有効範囲が大幅に狭まることを意味する。
【０００５】従って、本発明の目的は磁気スケールとヘ
ッドとの間の間隙が変動した場合にも精度良く計測でき
る間隙追従型磁気式測長装置を提供するにある。
ッドとの間の間隙が変動した場合にも精度良く計測でき
る間隙追従型磁気式測長装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１を参照するに、本発
明による間隙追従型磁気式測長装置は、一定ピッチで規
則的に着磁された磁極２を有する磁気スケール１と、前
記磁気スケール１から間隙を隔てて移動し前記磁極２の
磁束との交差に応じた信号を発生するヘッド３と、前記
ヘッド３からの信号を計数するカウンタ４とからなる磁
気式測長装置において、磁気スケール１とヘッド３との
間の間隙を測定する距離計６、及び前記距離計６の出力
に追従して前記ヘッド３の磁束測定スパンを調節するス
パン調節手段５を備えてなる構成を用いる。
明による間隙追従型磁気式測長装置は、一定ピッチで規
則的に着磁された磁極２を有する磁気スケール１と、前
記磁気スケール１から間隙を隔てて移動し前記磁極２の
磁束との交差に応じた信号を発生するヘッド３と、前記
ヘッド３からの信号を計数するカウンタ４とからなる磁
気式測長装置において、磁気スケール１とヘッド３との
間の間隙を測定する距離計６、及び前記距離計６の出力
に追従して前記ヘッド３の磁束測定スパンを調節するス
パン調節手段５を備えてなる構成を用いる。
【０００７】図２を参照するに、好ましくは、前記ヘッ
ド３と前記カウンタ４との間に前記ヘッド３からの信号
を増幅する増幅器８を設け、前記スパン調節手段５によ
り前記距離計６の出力に応じ前記増幅器８の利得を制御
することによりヘッド３の磁束測定スパンを調節する。
また、図４に示すように前記ヘッド３に励磁巻線14付き
可飽和コア12と前記可飽和コア12に直列の信号巻線13付
きコア10を含め、前記スパン調節手段５により前記距離
計６の出力に応じ前記励磁巻線14の電流を制御すること
によりヘッド３の磁束測定スパンを調節してもよい。
ド３と前記カウンタ４との間に前記ヘッド３からの信号
を増幅する増幅器８を設け、前記スパン調節手段５によ
り前記距離計６の出力に応じ前記増幅器８の利得を制御
することによりヘッド３の磁束測定スパンを調節する。
また、図４に示すように前記ヘッド３に励磁巻線14付き
可飽和コア12と前記可飽和コア12に直列の信号巻線13付
きコア10を含め、前記スパン調節手段５により前記距離
計６の出力に応じ前記励磁巻線14の電流を制御すること
によりヘッド３の磁束測定スパンを調節してもよい。
【０００８】
【作用】図２の実施例を参照するに、磁気センサ３とし
て飽和がなく比較的小出力のものを用い、増幅器８で磁
気センサ３の出力を増幅した後カウンタ４に加える構成
の場合、距離計６により、工学式、音響式、又は機械的
接触式等の距離計６により磁気スケール１と磁気センサ
３との間の距離ｄを測定し、その測定した距離の信号を
用い利得制御回路７により増幅器８の利得を制御する。
例えば、距離計６によって磁気スケール１と磁気センサ
３との間の間隙ｄが図５(Ａ)に示されるd1程度であるこ
とが見出され且つこの間隙d1に対して磁束検出スパン±
Ｖmが適当である旨予め定められている場合には、距離
計６からの間隙d1の信号に応じ、磁束検出スパン±Ｖm
が得られるように利得制御回路７を介して増幅器８の利
得を制御する。間隙ｄが図５(Ｂ)のd2に減少したことを
距離計６が見出し且つこの間隙d2に対して磁束検出スパ
ン±ＶLが適当である旨予め定められている場合には、
距離計６からの間隙d2の信号に応じ、磁束検出スパン±
ＶLが得られるように利得制御回路７を介して増幅器８
の利得を制御する。こうして磁気スケール１と磁気セン
サ３との間の間隙ｄが変動しても、その間隙ｄの変動に
追従して磁気センサ３の磁束検出スパンを制御すること
により磁気飽和による誤差のない磁気式測長装置が実現
される。
て飽和がなく比較的小出力のものを用い、増幅器８で磁
気センサ３の出力を増幅した後カウンタ４に加える構成
の場合、距離計６により、工学式、音響式、又は機械的
接触式等の距離計６により磁気スケール１と磁気センサ
３との間の距離ｄを測定し、その測定した距離の信号を
用い利得制御回路７により増幅器８の利得を制御する。
例えば、距離計６によって磁気スケール１と磁気センサ
３との間の間隙ｄが図５(Ａ)に示されるd1程度であるこ
とが見出され且つこの間隙d1に対して磁束検出スパン±
Ｖmが適当である旨予め定められている場合には、距離
計６からの間隙d1の信号に応じ、磁束検出スパン±Ｖm
が得られるように利得制御回路７を介して増幅器８の利
得を制御する。間隙ｄが図５(Ｂ)のd2に減少したことを
距離計６が見出し且つこの間隙d2に対して磁束検出スパ
ン±ＶLが適当である旨予め定められている場合には、
距離計６からの間隙d2の信号に応じ、磁束検出スパン±
ＶLが得られるように利得制御回路７を介して増幅器８
の利得を制御する。こうして磁気スケール１と磁気セン
サ３との間の間隙ｄが変動しても、その間隙ｄの変動に
追従して磁気センサ３の磁束検出スパンを制御すること
により磁気飽和による誤差のない磁気式測長装置が実現
される。
【０００９】ここに、磁束検出スパン±Ｖm、±ＶL等を
予め定めることは必ずしも必要ではなく、運転時に試行
錯誤により選択してもよい。
予め定めることは必ずしも必要ではなく、運転時に試行
錯誤により選択してもよい。
【００１０】従って、本発明の目的である「磁気スケー
ルとヘッドとの間の間隙が変動した場合にも精度良く計
測できる間隙追従型磁気式測長装置」の提供が達成され
る。
ルとヘッドとの間の間隙が変動した場合にも精度良く計
測できる間隙追従型磁気式測長装置」の提供が達成され
る。
【００１１】
【実施例】図３は、本発明において利用可能な接触式距
離計６の一例を示す。板ばね18の一端が距離センサたる
歪検出器19に固定され、その他端は被測定対象（図示せ
ず）と接触可能に歪検出器19から突出して保持される。
歪検出器19と被測定対象との間の間隙ｄが所定長さ以下
である時は板ばね18の前記他端が被測定対象に接触し歪
を生ずる。この歪は、歪検出器19と被測定対象との間の
間隙ｄの関数であるから、歪検出器が検出する歪により
前記距離ｄを定めることができる。
離計６の一例を示す。板ばね18の一端が距離センサたる
歪検出器19に固定され、その他端は被測定対象（図示せ
ず）と接触可能に歪検出器19から突出して保持される。
歪検出器19と被測定対象との間の間隙ｄが所定長さ以下
である時は板ばね18の前記他端が被測定対象に接触し歪
を生ずる。この歪は、歪検出器19と被測定対象との間の
間隙ｄの関数であるから、歪検出器が検出する歪により
前記距離ｄを定めることができる。
【００１２】図４は、本発明の他の実施例を示す。磁気
センサ３は１対のコア10を有し、各コアの一端には磁気
スケール１に沿った長さを計測するためのヘッド磁極11
が設けられる。コア10の他端には可飽和コア12が設けら
れ、コア10には信号巻線13が巻付けられ、可飽和コア12
には励磁巻線14が巻付けられる。１対のコア10を用いる
のは、移動方向判別のためである。各コアの信号巻線13
は、帯域フィルタ16を介してカウンタ４に接続され、各
励磁巻線14は励磁回路15に接続される。上記構造は、従
来技術に属する。本発明によれば、コア10に距離計６が
取付けられ、励磁回路15がこの場合スパン調節手段５と
して機能する。磁気スケール１とヘッド３との間の間隙
ｄに関する距離計６からの信号に応じ、励磁回路15を介
して各励磁巻線14へ供給される励磁電流を制御すること
により、ヘッド３の磁束検出スパンを間隙ｄの変化に応
じて調節し、この間隙ｄが変動した場合にもヘッド３に
おける磁気飽和を防止し、高精度の長さ計測を確保す
る。
センサ３は１対のコア10を有し、各コアの一端には磁気
スケール１に沿った長さを計測するためのヘッド磁極11
が設けられる。コア10の他端には可飽和コア12が設けら
れ、コア10には信号巻線13が巻付けられ、可飽和コア12
には励磁巻線14が巻付けられる。１対のコア10を用いる
のは、移動方向判別のためである。各コアの信号巻線13
は、帯域フィルタ16を介してカウンタ４に接続され、各
励磁巻線14は励磁回路15に接続される。上記構造は、従
来技術に属する。本発明によれば、コア10に距離計６が
取付けられ、励磁回路15がこの場合スパン調節手段５と
して機能する。磁気スケール１とヘッド３との間の間隙
ｄに関する距離計６からの信号に応じ、励磁回路15を介
して各励磁巻線14へ供給される励磁電流を制御すること
により、ヘッド３の磁束検出スパンを間隙ｄの変化に応
じて調節し、この間隙ｄが変動した場合にもヘッド３に
おける磁気飽和を防止し、高精度の長さ計測を確保す
る。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の間隙
追従型磁気式測長装置は、磁気スケールとヘッドとの間
の間隙の変化に応じヘッドの磁束検出スパンを調節する
ので、磁気スケールとヘッドとの間の間隙が変動した場
合にも精度良く長さ及び変位を計測できる顕著な効果を
奏する。
追従型磁気式測長装置は、磁気スケールとヘッドとの間
の間隙の変化に応じヘッドの磁束検出スパンを調節する
ので、磁気スケールとヘッドとの間の間隙が変動した場
合にも精度良く長さ及び変位を計測できる顕著な効果を
奏する。
【図１】は本発明の一実施例の説明図である。
【図２】は増幅器の利得制御を用いた本発明の実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】は機械的距離計の一例の模式的説明図である。
【図４】は励磁回路を用いた実施例の説明図である。
【図５】は従来技術の説明図である。
１ 磁気スケール ２ 磁極 ３
ヘッド ４ カウンター ５ スパン調節手段 ６
距離計 ７ 利得制御回路 ８ 増幅器 10
コア 11 ヘッド磁極 12 可飽和コア 13
信号巻線 14 励磁巻線 15 励磁回路 16
帯域フィルタ 18 板ばね 19 歪検出器。
ヘッド ４ カウンター ５ スパン調節手段 ６
距離計 ７ 利得制御回路 ８ 増幅器 10
コア 11 ヘッド磁極 12 可飽和コア 13
信号巻線 14 励磁巻線 15 励磁回路 16
帯域フィルタ 18 板ばね 19 歪検出器。
Claims (3)
- 【請求項１】 一定ピッチで規則的に着磁された磁極を
有する磁気スケールと、前記磁気スケールから間隙を隔
てて移動し前記磁極の磁束との交差に応じた信号を発生
するヘッドと、前記ヘッドからの信号を計数するカウン
タとからなる磁気式測長装置において、磁気スケールと
ヘッドとの間の間隙を測定する距離計、及び前記距離計
の出力に追従して前記ヘッドの磁束測定スパンを調節す
るスパン調節手段を備えてなる間隙追従型磁気式測長装
置。 - 【請求項２】 請求項１の磁気式測長装置において、前
記ヘッドに励磁巻線付き可飽和コアと前記可飽和コアに
直列の信号巻線付きコアを含め、前記スパン調節手段に
より前記距離計の出力に応じ前記励磁巻線の電流を制御
してなる間隙追従型磁気式測長装置。 - 【請求項３】 請求項１の磁気式測長装置において、前
記ヘッドと前記カウンタとの間に前記ヘッドからの信号
を増幅する増幅器を設け、前記スパン調節手段により前
記距離計の出力に応じ前記増幅器の利得を制御してなる
間隙追従型磁気式測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014794A JP2710549B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 間隙追従型磁気式測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014794A JP2710549B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 間隙追従型磁気式測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248202A true JPH07248202A (ja) | 1995-09-26 |
| JP2710549B2 JP2710549B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12572665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014794A Expired - Fee Related JP2710549B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 間隙追従型磁気式測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710549B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227987A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置及び位置測定装置を作動させる方法 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP4014794A patent/JP2710549B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227987A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置及び位置測定装置を作動させる方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2710549B2 (ja) | 1998-02-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |