JPS61202117A

JPS61202117A - 磁気式変位測定装置

Info

Publication number: JPS61202117A
Application number: JP4412085A
Authority: JP
Inventors: Motomasa Imai; 基勝今井; Akihiko Morishita; 森下　昭彦
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1986-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は磁気式の変位測定装置に関する。

（発明の背景）この種の変位測定装置としては、長さを測定するいわゆ
るリニアエンコーダ、角度を測定するい（１）　　　　
　　　　　　　　　　　　　１１りわゆるロータリーエ
ンコーダがあるが、いずれも例えば磁性材料に厚み方向
へ磁化した磁気スケールを有し、このスケールに隣接し
て磁気抵抗素子、ホール効果素子等を有する磁気検出器
を設け、磁気スケールと磁気検出器との相対変位量を磁
気検出器の出力信号によって求めるものが知られている
。

すなわち、例えば第６図（ａ）に示したように、従来の
リニアエンコーダにおける磁気スケール１は、長手方向
ｔにＳ極とＮ極とが一定ピッチで交互に並んで目盛が形
成されており、それによって生ずる磁気の変化を磁気検
出器２で捉えるものであって、両者の相対移動によって
、磁気検出器２からは周期的に変化する正弦波状の信号
が得られる。

従って、この正弦波状の信号の周期数を計数することに
より、磁気スケール１と磁気検出器２の相対変位量を求
めることができる。

ところがこのような従来の磁気式測長装置では、例えば
第６図（ｂ）のようにスケール１が撓む等の変形をした
場合、Ｓ極とＮ極のピッチが縮んだ面では狭く（Ｌ２）
、伸びた面では広＜　　（Ｌ□）なることによって、場
所的に変化してしまうので、正確な測長ができない、と
いう欠点があった。

このことはロータリーエンコーダのスケール（回転円板
）の変形によっても同様に生ずる。

（発明の目的）本発明はこれらの欠点を解決し、スクールが変形しても
正確な測長のできる磁気式変位測定装置を得ることを目
的とする。

（発明の概要）本発明は、長手方向にＳ極とＮ極とが一定ピッチで交互
に並んだ目盛を厚ざ方向に磁化して形成された磁気スケ
ールを有し、該スケールに隣接して前記目盛を読み取る
磁気検出器を設け、前記スケールと前記検出器との相対
変位量を前記検出器の出力信号によって求める磁気式の
変位測定装置において、前記スクールの両側に対向せし
めて前記検出器を配設し、該検出器による信号をパルス
化して加算する信号処理手段を設けたことを特徴とする
変位測定装置である。すなわち、一対の検出器から磁気
スケールの変形に対して相補的な信号を得、これを加算
することによって正確な値を得ている。

（実施例）第１図は本発明の一実施例であり、長手方向ｔにＳ極と
Ｎ極とが一定ピッチで交互に並んだ目盛を厚だ方向ｄに
磁化することによりいわゆる垂直磁化方式による磁気ス
ケール１が形成され、この磁気スケール１（磁性材料で
形成することによって表面のみならず裏面も磁化される
）に隣接してかつその両側に対向せしめて磁気抵抗素子
やホール効果素子等による磁気検出器２ａ、２ｂが配設
ぎれている。

磁気検出器２ａ、２ｂは第２＠の如き回路によって処理
される。すなわち、磁気検出器２　ａ、　２ｂから出力
される信号Ｓ１．　Ｓ、は、初段アンプ３ａ。

３ｂによって増幅され、波形整形回路４ａ、４ｂにてゼ
ロクロス点で生ずるパルス信号Ｓｐ、　、　Ｓｐ２に変
形され、各パルス信号Ｓｐ１．Ｓｐ２のパルスはカウン
タ５ａ、５ｂによって計数される。カウンタ５ａ、５ｂ
の計数値は加算器６によって加算された後、１／２化回
路７によって平均される。

従って、第１図のようにスケール１が平坦な場合には、
磁気検出器２ａ、２ｂから出力される信号Ｓ、　、　Ｓ
、は同じ信号であって（磁気スケール１が変形していな
い状態において同じ信号が出るよう調整する）、第３図
中）の如くになる。この信号は増幅され、波形整形回路
４ａ、４ｂにて第４図（ｂ）の如くパルス信号に変形ぎ
れ、カウンタ５ａ。

５ｂで計数される。第４図（ｂ）の如きパルス信号が、
同図に図示ぎれただけカウンタ５ａ、５ｂに入力される
とカウンタ５ａ、５ｂは各々６を計数する。

カウンタ５ａ、５ｂの計数値６は加算器６にて加算され
、加算器６の出力は１２となる。この値は１／２化回路
７によって１／２にぎれるから、１／２化回路７の出力
は６となる。

一方、例えば第５図に示したようにスケール１が磁気検
出器２ａ側が伸び、磁気検出器２ｂ側が縮むように曲が
ったとすると、磁気検出器２ａから得られる信号Ｓ１は
第３図（ａ）の如く周期が太きく、磁気検出器２ｂから
得られる信号Ｓ２は第３図０））の如く周期が小きくな
る。そして信号Ｓ１の周期の大きくなり具合と、信号Ｓ
２の周期の小どくなり具合とは逆方向に対称的であるか
ら、波形整形回路４ａ、４ｂの出力である第４図（ａ）
、　（Ｃ）のパルス信号を計数するカウンタ５ａ、５ｂ
の計数値は前者が４、後者が８となる。それ故、加算器
の出力は１２となり、１／２化回路７の出力は６となっ
て、第１図の場合と同じ値となる。

すなわち、スケール１が変形しても、検出器２ａ、２ｂ
は相補的に働らくから、１／２化回路７の出力は常にス
ケール１が変形しない場合の計数値に等しくなり、その
結果、正確な変位量が求まることになる。

以上の実施例では、波形整形回路４ａ、４ｂの出力であ
るパルス信号を計数した後、加算器６によって加算して
いるので、磁気検出器２ａ、２ｂは、スケール１が平坦
な場合に同じ信号が出るように行なう位置合せをそれほ
ど厳密に行なわなくても済む。

また例えば、以上の実施例は磁気検出器を一対設けたも
のであるが、回転方向を検出するために位相を９０度ず
らした信号を得る磁気検出器をざらに一対追加しても良
い。

ざらに以上の実施例では、加算器６の出力を１／２化回
路７によって１／２にしたが、加算器６の出力をそのま
ま変位量に対応させても良いことは勿論である。

また、以上の実施例は長ざ変位を測定する測長装置の例
を取り上げたが、角度の変位を測定する測角装置におい
ても本発明は全く同様に適用できるものである。

（発明の効果）以上述べた如く本発明によれば、磁気スケールの変形に
対して相補的に働らく磁気検出器を一対設けたので、ス
ケールが変形しても正確な測長が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気スケールと磁気検出器
との配置を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例の信
号処理回路を示すブロック図、第３図、第４図は本発明
の一実施例の動作を説明する波形図、第５図は第１図に
おいて磁気スケールが撓んだ様子を示す斜視図、第６図
（ａ）は従来の一例の磁気スケールと磁気検出器の配置
を示す斜視図、第６図０））は磁気スケールが撓んだ状
態を示す側面図である。（主要部分の符号の説明）１・・・磁気スケール、２ａ、２ｂ・・・磁気検出器、
４ａ、４ｂ・・・波形整形回路、５ａ、５ｂ・・・カウ
ンタ、６・・・加算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

　変位方向にＳ極とＮ極とが一定ピッチで交互に並んだ
目盛を厚さ方向に磁化して形成された磁気スケールを有
し、該スケールに隣接して前記目盛を読み取る磁気検出
器を設け、前記スケールと前記検出器との相対変位量を
前記検出器の出力信号によって求める磁気式の変位測定
装置において、前記スケールの両側に対向せしめて前記
検出器を配設し、該検出器による信号をパルス化した後
加算する信号処理手段を設けたことを特徴とする変位測
定装置。