JPS61281902A - 絶対位置検出装置 - Google Patents
絶対位置検出装置Info
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- JPS61281902A JPS61281902A JP60123984A JP12398485A JPS61281902A JP S61281902 A JPS61281902 A JP S61281902A JP 60123984 A JP60123984 A JP 60123984A JP 12398485 A JP12398485 A JP 12398485A JP S61281902 A JPS61281902 A JP S61281902A
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- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
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- G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
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。
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）
この発明は１位置決めシステム等に用いられるロッドの
絶対位置を検出する場合の絶対位置検出方法及びその装
置に関する。
絶対位置を検出する場合の絶対位置検出方法及びその装
置に関する。
（発明の技術的背景とその問題点）
工作機械などに用いられる位置決めシステムとして、最
も重要な要素である位置検出部の原理的構造図の一例を
第９図に示す、これは移動可能なシリンダ状のロッド１
の中に、同芯状の磁性体部２が非磁性体部３と交互に等
しいピ７チＰで組込まれ、このロッドｌを包み込むよう
に配設された円筒形の固定された検出ヘッド部４には、
１次励磁用コイル８Ａ及び６Ｂと２次語起コイル５Ａ及
び５Ｂとが磁気シールドコアＩＯＡ及びｌＯＢ中に同芯
状に配置されている。このとき。
も重要な要素である位置検出部の原理的構造図の一例を
第９図に示す、これは移動可能なシリンダ状のロッド１
の中に、同芯状の磁性体部２が非磁性体部３と交互に等
しいピ７チＰで組込まれ、このロッドｌを包み込むよう
に配設された円筒形の固定された検出ヘッド部４には、
１次励磁用コイル８Ａ及び６Ｂと２次語起コイル５Ａ及
び５Ｂとが磁気シールドコアＩＯＡ及びｌＯＢ中に同芯
状に配置されている。このとき。
１次コイル６Ａ及び８Ｂをそれぞれｌ５ｉｎωを及びＩ
ｃｏｇωｔで交流励磁すると、ロッド１の中の磁性体２
及び非磁性体３の組合せにより、ロッドｌの移動Ｘに従
って磁気抵抗が１ピツチ毎に変化を繰り返す、この磁気
抵抗の変化は、２次コイル５Ａ及び５Ｂへの誘起電圧変
化となって現われ、２次コイル誘起電圧Ｅは次の（り式
で表わされる。
ｃｏｇωｔで交流励磁すると、ロッド１の中の磁性体２
及び非磁性体３の組合せにより、ロッドｌの移動Ｘに従
って磁気抵抗が１ピツチ毎に変化を繰り返す、この磁気
抵抗の変化は、２次コイル５Ａ及び５Ｂへの誘起電圧変
化となって現われ、２次コイル誘起電圧Ｅは次の（り式
で表わされる。
但し Ｋ： 変換定数
Ｘ： ロッド移動距離
Ｐ： ピッチ
ｌ５ｉｎωｔに比ベロラドｌの移ｄＥＪ間Ｘだけ移相さ
れていることが分る。従って、この位相差を検出するこ
とにより、これを電圧信号ＥＯとして取出せばロッドｌ
の移動距離Ｘを知ることができる。
れていることが分る。従って、この位相差を検出するこ
とにより、これを電圧信号ＥＯとして取出せばロッドｌ
の移動距離Ｘを知ることができる。
しかしながら、この装置では、ロッドｌの移動距ＩＩｘ
が１ピツチ（Ｐ）の範囲内でしか絶対距離としては取り
出せない、つまり移動距＃Ｘはインクリメンタルの形で
しか分らないので、ｌピッチを越える場合には、この出
力電圧信号ＥＯを積算することにより準絶対距離を検出
することができる。この電圧信号ＥＯの変化を第１θ図
に示す、横軸に移動距離Ｘを示し、縦軸に出力電圧信号
ＥＯを示し、同図に示すように１ピツチＰ毎に電圧ＥＯ
が繰返し出力される。つまり、この出力電圧ＥＯを積算
していくことにより絶対位置を検出することができるが
、最初に移動開始する時点ではその覆算量はリセットさ
れた状態であり、この意味からは絶対位置を検出するこ
とができない、このため、ロッドｌが最初に移動開始す
るときは、必らず既知の基準位置に復帰されていなけれ
ばならないといった制約がある。
が１ピツチ（Ｐ）の範囲内でしか絶対距離としては取り
出せない、つまり移動距＃Ｘはインクリメンタルの形で
しか分らないので、ｌピッチを越える場合には、この出
力電圧信号ＥＯを積算することにより準絶対距離を検出
することができる。この電圧信号ＥＯの変化を第１θ図
に示す、横軸に移動距離Ｘを示し、縦軸に出力電圧信号
ＥＯを示し、同図に示すように１ピツチＰ毎に電圧ＥＯ
が繰返し出力される。つまり、この出力電圧ＥＯを積算
していくことにより絶対位置を検出することができるが
、最初に移動開始する時点ではその覆算量はリセットさ
れた状態であり、この意味からは絶対位置を検出するこ
とができない、このため、ロッドｌが最初に移動開始す
るときは、必らず既知の基準位置に復帰されていなけれ
ばならないといった制約がある。
このような制約なしに絶対位置を検出する装置として、
第１１ＦＡに示すものがある。すなわち、平行に設置さ
れたロッドＩＡ及びＩＢは一体化されて同時に長袖方向
に移動するようになっており、それぞれに接近して検出
へラド４＾及び４Ｂが配設されている。ここで、ロッド
ＩＡに配置されている磁性体２Ａ及び非磁性体３＾を−
・対とするピッチ間隔ＰＡは、ロッドＩＢの磁性体２Ｂ
及び非磁性体３Ｂを一対とするピッチ間隔ＰＨとは異な
っている。そして、検出ヘッド４Ａ及び４Ｂで検出され
る電圧ＥＯＩ及びＥＯ２はそれぞれ第１２図（Ａ）及び
（Ｂ）に示すようになり、この２組の電圧ＥＯＩ及び［
０２の組合せ関係により絶対位置を検出することができ
る。しかし、この場合にはロッド及び検出ヘッドがそれ
ぞれ２組必要であり、装置全体の寸法は大となり、「つ
装置としては高価になってしまうといった問題があった
。
第１１ＦＡに示すものがある。すなわち、平行に設置さ
れたロッドＩＡ及びＩＢは一体化されて同時に長袖方向
に移動するようになっており、それぞれに接近して検出
へラド４＾及び４Ｂが配設されている。ここで、ロッド
ＩＡに配置されている磁性体２Ａ及び非磁性体３＾を−
・対とするピッチ間隔ＰＡは、ロッドＩＢの磁性体２Ｂ
及び非磁性体３Ｂを一対とするピッチ間隔ＰＨとは異な
っている。そして、検出ヘッド４Ａ及び４Ｂで検出され
る電圧ＥＯＩ及びＥＯ２はそれぞれ第１２図（Ａ）及び
（Ｂ）に示すようになり、この２組の電圧ＥＯＩ及び［
０２の組合せ関係により絶対位置を検出することができ
る。しかし、この場合にはロッド及び検出ヘッドがそれ
ぞれ２組必要であり、装置全体の寸法は大となり、「つ
装置としては高価になってしまうといった問題があった
。
（９，明の１」的）
この発明はＥ述のような事情からなされたものであり、
この発明の目的は、磁性体及び非磁性体を交グに配置し
た１本のロッドを使用するだけで、小型かつ安価に絶対
位置を検出することかでＳる絶対位置検出方法及びその
装置を提供することにある。
この発明の目的は、磁性体及び非磁性体を交グに配置し
た１本のロッドを使用するだけで、小型かつ安価に絶対
位置を検出することかでＳる絶対位置検出方法及びその
装置を提供することにある。
（発明のａ要）
この発明は、に軸方向に磁性体及び非磁性体が交咋に配
置されているロッドと、ごのロッドに近接して配設され
た検出ヘッドとの絶対位置関係を検出する絶対位置検出
方法に関するもので、Ｅ記磁性体及び非磁性体をそのピ
ッチ間隔が所定幅ずつ異なるようにして、上記ロッド上
に配置し、上記ロッドに平行に配設した複数個の検出＾
・９ドからの出力信号の各位相を検出して所定の演算を
行なうことにより、１記ロツドと上記検出ヘッドとの絶
対位置関係を検出するようにしたものである。また、こ
の発す１は絶対位置検出装置に関するもので、磁性体及
び非磁性体のピッチ間隔が所定幅ずつ異なるようにして
配置されている口７ドと、このロッドの長軸方向に配設
された複数個の検出ヘッドと、これら検出ヘッドからの
各出力信号の位相を検出する位相検出回路と、この位相
検出回路の出力に基づいて所定の演算を行なう演算処理
部とを設け、上記ロッドと上記検出ヘッドとの絶対位置
関係を検出するようにしたものである。
置されているロッドと、ごのロッドに近接して配設され
た検出ヘッドとの絶対位置関係を検出する絶対位置検出
方法に関するもので、Ｅ記磁性体及び非磁性体をそのピ
ッチ間隔が所定幅ずつ異なるようにして、上記ロッド上
に配置し、上記ロッドに平行に配設した複数個の検出＾
・９ドからの出力信号の各位相を検出して所定の演算を
行なうことにより、１記ロツドと上記検出ヘッドとの絶
対位置関係を検出するようにしたものである。また、こ
の発す１は絶対位置検出装置に関するもので、磁性体及
び非磁性体のピッチ間隔が所定幅ずつ異なるようにして
配置されている口７ドと、このロッドの長軸方向に配設
された複数個の検出ヘッドと、これら検出ヘッドからの
各出力信号の位相を検出する位相検出回路と、この位相
検出回路の出力に基づいて所定の演算を行なう演算処理
部とを設け、上記ロッドと上記検出ヘッドとの絶対位置
関係を検出するようにしたものである。
（発明の実施例）
第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明方法を説明するための
ロッド動作解析図であり、同図（Ａ）において、ロッド
２１には磁性体２２Ａ、２２８，２２０・・・と非磁性
体２３が交互に配置され、これら磁性体２２Ａ。
ロッド動作解析図であり、同図（Ａ）において、ロッド
２１には磁性体２２Ａ、２２８，２２０・・・と非磁性
体２３が交互に配置され、これら磁性体２２Ａ。
２２Ｂ・・・と非磁性体２３とを一対とするピッチ間隔
が、１．ｉ＋Δ文、Ｊｌ−２Δ文の如く微小増分２文だ
け順次変化するように：ａ置されている。一方、検出ヘ
ッド４１及び４２はピッチ間隔交だけ隔てて、ロッド２
１と平行に配設されている。そして、これら検出へラド
４１及び４２には、第９図で説明したと同様にそれぞれ
１次励磁コイル及び２次励磁コイルがペアで巻回されて
いる。第１図（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれロッド２１
の移動距ｇＩｘに対する桧山ヘッド４里及び４２の各２
次コイルへの誘起電圧の位相分として検出した位相検出
電圧旧及びＨ２を示しており、同図（Ｂ）は検出へラド
４１の位相検出電圧旧を、同図（Ｃ）は検出へラド４２
の位相検出電圧Ｈ２を示している。同図（Ｂ）の出力Ｈ
１の周期は同図（Ｃ）の出力Ｈ２の周期に比し、検出ヘ
ッド４１及び４２がピッチ文の間隔がある分だけ距離が
異なっており１図示のようにΔ見、２Δ交、３Δ文・・
・というような是が生じる。このため、たとえば移動距
離Ｐｇにおける各出力電圧を比較してみると、検出ヘッ
ド４１の位相検出電圧旧はＳＳＩであり、検出へラド４
２の位相検出電圧Ｈ２はＳＳ２となり異なっている。
が、１．ｉ＋Δ文、Ｊｌ−２Δ文の如く微小増分２文だ
け順次変化するように：ａ置されている。一方、検出ヘ
ッド４１及び４２はピッチ間隔交だけ隔てて、ロッド２
１と平行に配設されている。そして、これら検出へラド
４１及び４２には、第９図で説明したと同様にそれぞれ
１次励磁コイル及び２次励磁コイルがペアで巻回されて
いる。第１図（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれロッド２１
の移動距ｇＩｘに対する桧山ヘッド４里及び４２の各２
次コイルへの誘起電圧の位相分として検出した位相検出
電圧旧及びＨ２を示しており、同図（Ｂ）は検出へラド
４１の位相検出電圧旧を、同図（Ｃ）は検出へラド４２
の位相検出電圧Ｈ２を示している。同図（Ｂ）の出力Ｈ
１の周期は同図（Ｃ）の出力Ｈ２の周期に比し、検出ヘ
ッド４１及び４２がピッチ文の間隔がある分だけ距離が
異なっており１図示のようにΔ見、２Δ交、３Δ文・・
・というような是が生じる。このため、たとえば移動距
離Ｐｇにおける各出力電圧を比較してみると、検出ヘッ
ド４１の位相検出電圧旧はＳＳＩであり、検出へラド４
２の位相検出電圧Ｈ２はＳＳ２となり異なっている。
いま、第２図のように、検出ヘッドから得られる位相検
出電圧ＨＨの値が、ｌピッチの分割数が１０００の場合
、“０″〜″９９９″に変換される。移動距離Ｐｓを求
めてみると次の（２）式となる。
出電圧ＨＨの値が、ｌピッチの分割数が１０００の場合
、“０″〜″９９９″に変換される。移動距離Ｐｓを求
めてみると次の（２）式となる。
Ｐｓ−見◆（立◆ΔｓＬ）÷（交＋２−見）・・・・・
・・・・（２） この（２）式を参考にし、第３図（＾）〜（Ｄ）に示す
検出へラド４１及び４２の位相検出電圧ＨＣ及びＨｌ）
の出力特性において、移動距離Ｐｎ＋ （またはＰｌ
２）の一般式を求めると次式（３）のようになる。
・・・・（２） この（２）式を参考にし、第３図（＾）〜（Ｄ）に示す
検出へラド４１及び４２の位相検出電圧ＨＣ及びＨｌ）
の出力特性において、移動距離Ｐｎ＋ （またはＰｌ
２）の一般式を求めると次式（３）のようになる。
・・・・・・・・・（３）
但し２口： 移動距離
ｎ二 ロッド２１が通過したピッチ数
Ｓ： 移動距離ｐｎにおける位相検
出出力電圧値
この（３）式から検出ヘッド４１で検出した場合の移動
距離Ｐｎｌ を求めると１次の（０式が得られる。
距離Ｐｎｌ を求めると１次の（０式が得られる。
・・・・・・・・・（０
同様にして、検出へラド４２で検出した場合の移動距Ｊ
Ｉ Ｐ ｎ ＋ を求めると、次の（５）式が得られる
。
Ｉ Ｐ ｎ ＋ を求めると、次の（５）式が得られる
。
・・・・・・・・・（５）
ここで、（４）式及び（５）式におけるＰｌ は本来等
しいはずであるから、次の関係式が得られる。
しいはずであるから、次の関係式が得られる。
・・・・・・・・・（８）
ところで、ｈ記（８）式は第３図（Ａ）及び（Ｂ）の状
態での移動距離Ｐｎ＋ について求めた関係式であるが
、実際には同図（Ｃ）及び（Ｄ）に示すような状態も考
える必要がある。したがって、このときの移動距離をＰ
ｈ３ とし、検出へ一２ド４１及び４２が示す位相検出
電圧の値をそれぞれＳ３及びＳ４とすると、前記（０式
のＳｌを５３と置き替えることにより次の（７）式が、
（５）式のｎを（ｎ−１）に、Ｓ２を５４にそれぞれ置
き替えることにより次の（８）式がそれぞれ得られる。
態での移動距離Ｐｎ＋ について求めた関係式であるが
、実際には同図（Ｃ）及び（Ｄ）に示すような状態も考
える必要がある。したがって、このときの移動距離をＰ
ｈ３ とし、検出へ一２ド４１及び４２が示す位相検出
電圧の値をそれぞれＳ３及びＳ４とすると、前記（０式
のＳｌを５３と置き替えることにより次の（７）式が、
（５）式のｎを（ｎ−１）に、Ｓ２を５４にそれぞれ置
き替えることにより次の（８）式がそれぞれ得られる。
・・・・・・・・・（７）
・・・・・・・・・（８）
ここで、（７）式及び（８）式におけるＰｈ３は本来等
しいはずであるから、結局法の（８）式の関係が得られ
る。
しいはずであるから、結局法の（８）式の関係が得られ
る。
このように、（８）式または（８）式を場合により選択
し、また式中の５ｔ−９４、文及びΔ見は既知量である
から、ピッチ数ｎを求めることができる。つまり、この
ピッチ数ｎによりロッド２１の移動ｉＸの絶対値を検出
することができるのである。このピッチ数ｎの算出方法
としては、例えば逐次代入法により（８）式または（９
）式にｎｍＯ，１，２・・・とじて代入していき、この
（６）式または（９）式の等式が成立するようなｎを求
めればよい。
し、また式中の５ｔ−９４、文及びΔ見は既知量である
から、ピッチ数ｎを求めることができる。つまり、この
ピッチ数ｎによりロッド２１の移動ｉＸの絶対値を検出
することができるのである。このピッチ数ｎの算出方法
としては、例えば逐次代入法により（８）式または（９
）式にｎｍＯ，１，２・・・とじて代入していき、この
（６）式または（９）式の等式が成立するようなｎを求
めればよい。
ここで、求められるピッチ数ｎがもう１つの値を持つこ
とがあるか否か、つまり解の一意性について考察してみ
る。いま、上記（８）式よりｎ’ａｎｏとして解が１つ
求まったと仮定する。すなわち、下記（ｌＯ）式の等式
が成り立つ。
とがあるか否か、つまり解の一意性について考察してみ
る。いま、上記（８）式よりｎ’ａｎｏとして解が１つ
求まったと仮定する。すなわち、下記（ｌＯ）式の等式
が成り立つ。
・・・・・・・・・（１０）
ところで、 ｎ−ｔｕ）以外にもう１つ別の解、ｎ−■
（鳳≠ｎ６）が存在すると仮定してみる。つまり。
（鳳≠ｎ６）が存在すると仮定してみる。つまり。
・・・・・・・・・（１１）
である、これら（１０）式及び（１１）式から、それぞ
れのＳｔ、’１２の値は同じ値でなけれ、ばならないこ
とから１次式が成り立つ。
れのＳｔ、’１２の値は同じ値でなけれ、ばならないこ
とから１次式が成り立つ。
・・・・・・（１２）
この（１２）式をＳ２について解くと１次の（１１）式
が得られる。
が得られる。
ここで、ピッチ間隔文と、微小増分２文を比較すると、
当然法の（！４）式の関係がある。
当然法の（！４）式の関係がある。
皇〉２文 ・・・・・・・・・（１４）ま
た、第２図で説明したように検出ヘッドの位相検出電圧
Ｓ２は。
た、第２図で説明したように検出ヘッドの位相検出電圧
Ｓ２は。
Ｏ≦９２＜ １０００ ・・・・・・・
・・（１５）の関係となっている。このため、（１３）
式におけるＳ２は。
・・（１５）の関係となっている。このため、（１３）
式におけるＳ２は。
となり、（１５）式の関係に対して矛盾を生ずる。
つまり １ｌｌ１層（−ｎ６）は解として存在するとい
う仮定が誤りであることになる。これはとりもなおさず
、（６）式で求められるｎの解はただ１個しかないこと
を証明したことになる。同様にして、（９）式において
求められるｎの解もただｌ個しかないことが証明される
ことは明らかである。
う仮定が誤りであることになる。これはとりもなおさず
、（６）式で求められるｎの解はただ１個しかないこと
を証明したことになる。同様にして、（９）式において
求められるｎの解もただｌ個しかないことが証明される
ことは明らかである。
以上より、（６）式または（８）式で求められるピッチ
！ｋｎが正しいこと、つまりただ１つの解を持つことが
分ったが１次に、このピッチ数ｎを算出するのに前述の
ように逐次代入法を用いる場合、どの位の精度で追求す
るべさかについて、第４図（Ａ）及び（Ｂ）の出力電圧
グラフにより解析する。いま、ロッド移動Ｂｘがピッチ
数ｎのときの距離Ｐｎにおいて、検出へラド４１の出力
電圧旧がＫｌ＋ であるとする、そして、ピッチｅｉ、
（ｎ＋１）において、同じに１１ の値を示すときのへ
ラド４２からの位相検出電圧Ｈ２がそれぞれに２１及び
に２２ であったとき、これらに２１ 及びに７２の差
が求める精度となる。（６）式において、ピッチ数がｎ
のときと（ｎ＋１）のときの５２がそれぞれに／ｌ
とに２７ であるとすると、次式のようになる。
！ｋｎが正しいこと、つまりただ１つの解を持つことが
分ったが１次に、このピッチ数ｎを算出するのに前述の
ように逐次代入法を用いる場合、どの位の精度で追求す
るべさかについて、第４図（Ａ）及び（Ｂ）の出力電圧
グラフにより解析する。いま、ロッド移動Ｂｘがピッチ
数ｎのときの距離Ｐｎにおいて、検出へラド４１の出力
電圧旧がＫｌ＋ であるとする、そして、ピッチｅｉ、
（ｎ＋１）において、同じに１１ の値を示すときのへ
ラド４２からの位相検出電圧Ｈ２がそれぞれに２１及び
に２２ であったとき、これらに２１ 及びに７２の差
が求める精度となる。（６）式において、ピッチ数がｎ
のときと（ｎ＋１）のときの５２がそれぞれに／ｌ
とに２７ であるとすると、次式のようになる。
・・・・・・・・・（１６）
ここで、ピッチ敗りが最大近くなった場合は、となるこ
とから、 （Ｉ６）式は次のようになる。
とから、 （Ｉ６）式は次のようになる。
いま、具体的な数値により計算してみる。
立型２０００ ＃Ｌｍ
ΔＪＬ−４０ｐ鳳 ・・・・・・・・
・（１８）として、これら（１８）式の条件を前記（３
）式に代入し、このとぎのロフト２１の移動距離Ｘ、す
なわち検知可能な最大絶対位置Ｐｎ・ｗａｘは次式のよ
うになる。
・（１８）として、これら（１８）式の条件を前記（３
）式に代入し、このとぎのロフト２１の移動距離Ｘ、す
なわち検知可能な最大絶対位置Ｐｎ・ｗａｘは次式のよ
うになる。
・・・・・・・・・（ｌθ）
’：１５（ｃ■） ・・・・・・
・・・（２０）また、（１８）式を（１Ｂ）’式に代入
すると。
・・・（２０）また、（１８）式を（１Ｂ）’式に代入
すると。
′？５ （パルス） ・・・（２２）が得られる
。 （２０）式及び（２２）式から得られたことは、（
１日）式の条件、つまりロッド移動量Ｘの最小分解能が
４す１で、ｌピッチの距＊ｌが２０００ｇｍで、このピ
ッチ数ｎが５０であるようなロッド２１の検知可能な最
大絶対位置は１５ｃｓ＋であることが分った。そして、
ロッド２１の絶対位２！ＩＰｇを求めるには、先ずその
場所において得られた検出へラド４１及び４２の位相検
出電圧Ｓ１及びＳ２から、（６）式により（または、
Ｓ３及びＳ４から（９）式により）逐次代入法によりピ
ッチ数ｎを求める。このとき、（６）式（または（８）
式）の等式を判別するには、（２２）式で得られたよう
に５パルス未満の誤差範囲で行なえば、そのピッチ数ｎ
は正しい値であることになる。
。 （２０）式及び（２２）式から得られたことは、（
１日）式の条件、つまりロッド移動量Ｘの最小分解能が
４す１で、ｌピッチの距＊ｌが２０００ｇｍで、このピ
ッチ数ｎが５０であるようなロッド２１の検知可能な最
大絶対位置は１５ｃｓ＋であることが分った。そして、
ロッド２１の絶対位２！ＩＰｇを求めるには、先ずその
場所において得られた検出へラド４１及び４２の位相検
出電圧Ｓ１及びＳ２から、（６）式により（または、
Ｓ３及びＳ４から（９）式により）逐次代入法によりピ
ッチ数ｎを求める。このとき、（６）式（または（８）
式）の等式を判別するには、（２２）式で得られたよう
に５パルス未満の誤差範囲で行なえば、そのピッチ数ｎ
は正しい値であることになる。
第５図は、以上のような検出方法を用いた装置の−・実
施例を示すもので、励磁電源５１が正弦波を出力する正
弦波出力部５３及び余弦波を出力する余弦波出力８８５
３に供給され、その出力の正弦波信号及び余弦波信すが
検出へラド４１及び４２の１次コイル４０１及び４０３
に供給される。そして、検出へラド４１及び４２の２次
コイル４０２及び４０４から得られた位相変調出力信号
ＰＭＩ及びＰＨ１はそれぞれ位相検出器５５Ａ及び５５
Ｂに入力され、励磁電源５１と同期して得られる基準信
号発生回路５Ｂの出力信号ＳＹにより位相検出される。
施例を示すもので、励磁電源５１が正弦波を出力する正
弦波出力部５３及び余弦波を出力する余弦波出力８８５
３に供給され、その出力の正弦波信号及び余弦波信すが
検出へラド４１及び４２の１次コイル４０１及び４０３
に供給される。そして、検出へラド４１及び４２の２次
コイル４０２及び４０４から得られた位相変調出力信号
ＰＭＩ及びＰＨ１はそれぞれ位相検出器５５Ａ及び５５
Ｂに入力され、励磁電源５１と同期して得られる基準信
号発生回路５Ｂの出力信号ＳＹにより位相検出される。
この位相検出器５５Ａ及び５５Ｂの位相検出信号旧及び
Ｈ２は、それぞれＡ／ロコンパータ５７Ａ及び５７Ｂに
入力されてディジタル信号Ｏ５１及び口Ｓ２に変換され
る。そして、このＡ／Ｄコンバータ５７Ａ及び５７Ｂか
らのディジタル出力信号［）Ｓｌ及び口Ｓ２は演算処理
部５９に入力され、位相検出信号旧及びＨ２はコンパレ
ータ５８に入力され、この位相検出信号旧又はＨ２のう
ちどちらが大きいかを判別して出力される判別信号ＤＳ
３が演算処理ｆｉ５９に入力されるようになっている。
Ｈ２は、それぞれＡ／ロコンパータ５７Ａ及び５７Ｂに
入力されてディジタル信号Ｏ５１及び口Ｓ２に変換され
る。そして、このＡ／Ｄコンバータ５７Ａ及び５７Ｂか
らのディジタル出力信号［）Ｓｌ及び口Ｓ２は演算処理
部５９に入力され、位相検出信号旧及びＨ２はコンパレ
ータ５８に入力され、この位相検出信号旧又はＨ２のう
ちどちらが大きいかを判別して出力される判別信号ＤＳ
３が演算処理ｆｉ５９に入力されるようになっている。
このような構成において、その動作を第１図（Ａ）〜（
Ｃ）及び第５図を参照して説明すると。
Ｃ）及び第５図を参照して説明すると。
前述したようにロッド２１には同芯状の磁性体２２Ａ、
２２８，２２０・・・と非磁性体２３とが交互に配置さ
れており、１次コイル４０１及び４０３と２次コイル４
０２及び４０４とから成る検出ヘッド４１及び４２には
、第９図で説明したように１次コイル６Ａ及び６Ｂにｉ
Ｅ弦波電圧及び余弦波電圧を印加することにより、２次
巻線５Ａ及び５Ｂに（１）式に示すように位相変調され
た出力電圧が発生するのと同様に、２次コイル４０２ま
たは４０４から出力される位相変調出力ＰＭＩ及びｆ）
［２が位相検出器５５Ａ及び５５Ｂに入力されると、第
１図ＣＢ）及び（Ｃ）に示す位相検出器圧旧及びＨ２が
出力される。いま、ロッド２１が位相圧ｇｌｘをＯの地
点からＰｓの地点まで移動したときの絶対位ｉｉＩＰｇ
を求める手順を示すと、先ず（８）式において５ｌ−Ｓ
ＳＩ及び５２＝ＳＳ２を代入することにより、ピッチ数
ｎを求めることができる０次に、（３）式においてこの
ピッチａｎとＳ−５Ｓ１を代入することにより、求めら
れる移動用１１Ｐｎが絶対位１１Ｐｓとして求められる
。ここでは、これらの演算をディジタル処理にて行なう
ため１位相検出値ｒ５Ｈｔ及びＨ２をＡ／Ｄコンバータ
５７Ａ及び５７Ｂにそれぞれ入力することによりディジ
タル変換し、得られたディジクル出力信号Ｏ８１及びＤ
Ｓ２を決算処理部５９に人力する。そして、第１図（Ｂ
）、（Ｃ）の例では５ＳＩ）ＳＳ２、つまりＨｌ）Ｈ２
の関係にあるから判別信号ＤＳ３は例えば“Ｈ”となり
、（８）式の演算を行なうように指令するのである。も
し、第３図（Ｃ）。
２２８，２２０・・・と非磁性体２３とが交互に配置さ
れており、１次コイル４０１及び４０３と２次コイル４
０２及び４０４とから成る検出ヘッド４１及び４２には
、第９図で説明したように１次コイル６Ａ及び６Ｂにｉ
Ｅ弦波電圧及び余弦波電圧を印加することにより、２次
巻線５Ａ及び５Ｂに（１）式に示すように位相変調され
た出力電圧が発生するのと同様に、２次コイル４０２ま
たは４０４から出力される位相変調出力ＰＭＩ及びｆ）
［２が位相検出器５５Ａ及び５５Ｂに入力されると、第
１図ＣＢ）及び（Ｃ）に示す位相検出器圧旧及びＨ２が
出力される。いま、ロッド２１が位相圧ｇｌｘをＯの地
点からＰｓの地点まで移動したときの絶対位ｉｉＩＰｇ
を求める手順を示すと、先ず（８）式において５ｌ−Ｓ
ＳＩ及び５２＝ＳＳ２を代入することにより、ピッチ数
ｎを求めることができる０次に、（３）式においてこの
ピッチａｎとＳ−５Ｓ１を代入することにより、求めら
れる移動用１１Ｐｎが絶対位１１Ｐｓとして求められる
。ここでは、これらの演算をディジタル処理にて行なう
ため１位相検出値ｒ５Ｈｔ及びＨ２をＡ／Ｄコンバータ
５７Ａ及び５７Ｂにそれぞれ入力することによりディジ
タル変換し、得られたディジクル出力信号Ｏ８１及びＤ
Ｓ２を決算処理部５９に人力する。そして、第１図（Ｂ
）、（Ｃ）の例では５ＳＩ）ＳＳ２、つまりＨｌ）Ｈ２
の関係にあるから判別信号ＤＳ３は例えば“Ｈ”となり
、（８）式の演算を行なうように指令するのである。も
し、第３図（Ｃ）。
（ロ）のような関係位ｔであれば当然測定される）１１
及びＨ２の関係は旧（Ｈ２となるから、判別信号ＤＳ３
は例えばＬ′となり、（８）式の演算を行なうよう指令
することになる。
及びＨ２の関係は旧（Ｈ２となるから、判別信号ＤＳ３
は例えばＬ′となり、（８）式の演算を行なうよう指令
することになる。
ｆｊＳ６図（Ａ）〜（［１）はこの発明の他の実施例を
示すもので、検出へラドを３４１１（４３〜４５）使用
することにより、演算の精度を向上させ、更に演算を容
易にする場合に効果的なものである。
示すもので、検出へラドを３４１１（４３〜４５）使用
することにより、演算の精度を向上させ、更に演算を容
易にする場合に効果的なものである。
この図において、検出ヘッド４３に対して検出へラド４
４は２ピツチ隔った位置に設置され、また検出ヘッド４
５は検出ヘッド４３に対して３ピツチ隔った位置に設置
されている。そして、同図ＣＢ） 、（Ｃ）及びＣＤ）
はそれぞれ検出ヘッド４３．４４及び４５の位相検出電
圧Ｈ３，Ｈ４及びＨ５を示している。この場合の特徴と
しては各位相検出電圧Ｈ３，Ｈ４及びＨ５の順に差が大
きくなるので、演算が容易となるのである。
４は２ピツチ隔った位置に設置され、また検出ヘッド４
５は検出ヘッド４３に対して３ピツチ隔った位置に設置
されている。そして、同図ＣＢ） 、（Ｃ）及びＣＤ）
はそれぞれ検出ヘッド４３．４４及び４５の位相検出電
圧Ｈ３，Ｈ４及びＨ５を示している。この場合の特徴と
しては各位相検出電圧Ｈ３，Ｈ４及びＨ５の順に差が大
きくなるので、演算が容易となるのである。
第７図（Ａ）〜（＋］）はこの発明の更に別の実施例を
示すものであり、第６図（Ａ）〜（Ｄ）と同様に３個の
検出ヘッド４８．４７及び４８を使用したものであるが
その設置位置が異なり、検出ヘッド４６に対し検出へラ
ド４７は３ピツチ、検出ヘッド４８は５ピツチずれた位
置にそれぞれＢ８されている。また、検出ヘッド４Ｂの
長さは旦であり。
示すものであり、第６図（Ａ）〜（Ｄ）と同様に３個の
検出ヘッド４８．４７及び４８を使用したものであるが
その設置位置が異なり、検出ヘッド４６に対し検出へラ
ド４７は３ピツチ、検出ヘッド４８は５ピツチずれた位
置にそれぞれＢ８されている。また、検出ヘッド４Ｂの
長さは旦であり。
検出ヘッド４７の長さはＣ１◆Δ見）であり、検出ヘッ
ド４８の長さは（見÷２Δ文）である、これにより、検
出ヘッド４８．４７．及び４８から出力される位相検出
器ＪＥＨ８，Ｆ７及び！（８に示される（第７図（Ｂ）
〜（Ｄ）ように、それぞれの各位相検出出力電圧の差が
順に大きくなっているので、さらに演算が容易となり、
測定精度も向上するのである。なお、ここでは理解し易
いように、移動距離ｘのスタート点の位相を合せるよう
に検出ヘッド４８〜４８を特定の位置に配置しているが
、任意の位置に検出ヘッド４Ｂ−４８を配置しても。
ド４８の長さは（見÷２Δ文）である、これにより、検
出ヘッド４８．４７．及び４８から出力される位相検出
器ＪＥＨ８，Ｆ７及び！（８に示される（第７図（Ｂ）
〜（Ｄ）ように、それぞれの各位相検出出力電圧の差が
順に大きくなっているので、さらに演算が容易となり、
測定精度も向上するのである。なお、ここでは理解し易
いように、移動距離ｘのスタート点の位相を合せるよう
に検出ヘッド４８〜４８を特定の位置に配置しているが
、任意の位置に検出ヘッド４Ｂ−４８を配置しても。
その相η二の位置関係が分っていれば各検出ヘッドから
出力される位相検出電圧Ｈ６〜Ｈ８により位相が分るか
ら、同様に絶対位置を検出することができるのである。
出力される位相検出電圧Ｈ６〜Ｈ８により位相が分るか
ら、同様に絶対位置を検出することができるのである。
また１以上述べた位相検出電圧はすべて直線とみなして
計算を行なったが、厳密にはｆＩ線ではないので、演算
する場合には補正を行なうとか、或いは直線に近似して
演算を行なったり、要求精度に合せた演算方法を行なう
必要がある。
計算を行なったが、厳密にはｆＩ線ではないので、演算
する場合には補正を行なうとか、或いは直線に近似して
演算を行なったり、要求精度に合せた演算方法を行なう
必要がある。
第８図（Ａ）〜ＣＣ’）はロッドと、これに設ける磁性
体／非磁性体との組合せ方法の実施例を示すもので、同
図（Ａ）はロッド３１が磁性体であリ、Ｉｌ／２． （
４◆Δｉ）／２．（又÷３Δ見）／３・・・の位置に溝
を切って非磁性体部分、つまり空気をギャップとしたも
ので、非常にコストが低くできるものである。また、同
図（Ｂ）はら線状に次第に太きくなるピッチでロッド３
２上に磁性体３５を巻いたものである。これは、最近の
磁性体のプラスチック化などの技術進歩により可能とな
ってきたものである。ざらに、同図（Ｃ）はロッド３３
に、ら線状に次第にピッチが大きくなるような滴を切っ
たものである。なお、同図（Ａ）及び（Ｃ）のロッドの
表面段差を無くすために、１Ｉｖ１部分に非磁性材料を
埋め込むａ造も可能である。また、第８図（Ａ）〜（Ｃ
）は磁性体／非磁性体のデユーティをｌ＝１としている
が、他のデユーティでも可能であり、この場合には現在
の加工技術においては加工が楽で安価となる。
体／非磁性体との組合せ方法の実施例を示すもので、同
図（Ａ）はロッド３１が磁性体であリ、Ｉｌ／２． （
４◆Δｉ）／２．（又÷３Δ見）／３・・・の位置に溝
を切って非磁性体部分、つまり空気をギャップとしたも
ので、非常にコストが低くできるものである。また、同
図（Ｂ）はら線状に次第に太きくなるピッチでロッド３
２上に磁性体３５を巻いたものである。これは、最近の
磁性体のプラスチック化などの技術進歩により可能とな
ってきたものである。ざらに、同図（Ｃ）はロッド３３
に、ら線状に次第にピッチが大きくなるような滴を切っ
たものである。なお、同図（Ａ）及び（Ｃ）のロッドの
表面段差を無くすために、１Ｉｖ１部分に非磁性材料を
埋め込むａ造も可能である。また、第８図（Ａ）〜（Ｃ
）は磁性体／非磁性体のデユーティをｌ＝１としている
が、他のデユーティでも可能であり、この場合には現在
の加工技術においては加工が楽で安価となる。
以り述べた発明は、リニアのマグネスケール及び磁気ス
ケールにも同様な手法で適用できる。
ケールにも同様な手法で適用できる。
（発明の効果）
以上のようにこの発明によれば、簡単な構造で構成され
、また比較的簡単な演算を行なうことにより絶対位置の
測定を行なうことがり能となるので、小型でコストの安
い絶対位置検出方法及びその装置を提供できる。
、また比較的簡単な演算を行なうことにより絶対位置の
測定を行なうことがり能となるので、小型でコストの安
い絶対位置検出方法及びその装置を提供できる。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）及び１５２図はこの発明を説明す
るためのロッド動作解析図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）及び
第４図（Ａ）、（Ｂ）はロッド移動量に対する位相検出
電圧の例を示す図、ｔ５５図はこの発すＩ装置の一実施
例を示すブロック図、Ｐｔ１６図（Ａ）〜（Ｄ）及び第
７図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す図、第８図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれこの発明に適
用できるロッド構造の一例を示す図、第９図、第１０図
及び第１１図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来
例を説明するためのロッド動作解析図である。 １、ＩＡやＩｆｉ、２１，３１．３２．３３・・・ロッ
ド、 ２，２２＾、２２Ｂ・・・、 ３５．３８・・
・磁性体、 ３，２３．３８・・・非磁性体、４．４１
〜４８００．検出ヘッド、５Ａ、５Ｂ・・・２次コイル
、８Ａ、８Ｂ・・・１次コイル、７・・・正弦波電圧、
８・・・余弦波電圧、９・・・２次コイル出力電圧、５
１・・・励磁電源、５２・・・正弦波出力部、５３・・
・余弦波出力部、５５Ａ、５５Ｂ・・・位相検出器、５
Ｂ・・・基準信号発生回路、５７Ａ、５７Ｂ・・・Ａ／
Ｄコンバータ、５８・・・コンパレータ、５９・・・演
算処理部。 出願人代理人 安 形 雄 三 Ｊ！ ！＋ａｌｌ −−−１＋ｎｈｔＣ ｏ ｐｎｔＣ 第 ３ 図 処 １０ 因 ＥＯ／ 第 ／２ ｒ２
るためのロッド動作解析図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）及び
第４図（Ａ）、（Ｂ）はロッド移動量に対する位相検出
電圧の例を示す図、ｔ５５図はこの発すＩ装置の一実施
例を示すブロック図、Ｐｔ１６図（Ａ）〜（Ｄ）及び第
７図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す図、第８図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれこの発明に適
用できるロッド構造の一例を示す図、第９図、第１０図
及び第１１図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来
例を説明するためのロッド動作解析図である。 １、ＩＡやＩｆｉ、２１，３１．３２．３３・・・ロッ
ド、 ２，２２＾、２２Ｂ・・・、 ３５．３８・・
・磁性体、 ３，２３．３８・・・非磁性体、４．４１
〜４８００．検出ヘッド、５Ａ、５Ｂ・・・２次コイル
、８Ａ、８Ｂ・・・１次コイル、７・・・正弦波電圧、
８・・・余弦波電圧、９・・・２次コイル出力電圧、５
１・・・励磁電源、５２・・・正弦波出力部、５３・・
・余弦波出力部、５５Ａ、５５Ｂ・・・位相検出器、５
Ｂ・・・基準信号発生回路、５７Ａ、５７Ｂ・・・Ａ／
Ｄコンバータ、５８・・・コンパレータ、５９・・・演
算処理部。 出願人代理人 安 形 雄 三 Ｊ！ ！＋ａｌｌ −−−１＋ｎｈｔＣ ｏ ｐｎｔＣ 第 ３ 図 処 １０ 因 ＥＯ／ 第 ／２ ｒ２
Claims (2)
- （１）長軸方向に磁性体及び非磁性体が交互に配置され
ているロッドと、このロッドに近接して配設された検出
ヘッドとの絶対位置関係を検出する絶対位置検出方法に
おいて、前記磁性体及び非磁性体をそのピッチ間隔が所
定幅ずつ異なるようにして前記ロッド上に配置 し、前記ロッドに平行に配設した複数個の検出ヘッドか
らの出力の各位相を検出して所定の演算を行なうことに
より、前記ロッド及び前記検出ヘッドとの間の絶対位置
関係を検出するようにしたことを特徴とする絶対位置検
出方法。 - （２）磁性体及び非磁性体を一対とするピッチ間隔が所
定幅ずつ異なるようにして前記磁性体及び非磁性体を所
定位置に配置されたロッドと、このロッドの軸方向に配
設された複数個の検出ヘッドと、これら検出ヘッドから
の出力電圧を位相検出する位相検出器と、この位相検出
器の出力電圧に基づいて所定の演算を行なう演算処理部
とを具え、前記ロッドと前記検出ヘッドとの間の絶対位
置関係を検出できるようにしたことを特徴とする絶対位
置検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123984A JPS61281902A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 絶対位置検出装置 |
| US06/870,106 US4757244A (en) | 1985-06-07 | 1986-06-03 | Method and apparatus for detecting absolute position |
| DE8686107711T DE3673917D1 (de) | 1985-06-07 | 1986-06-06 | Verfahren und vorrichtung zum absoluten wegmessen. |
| EP86107711A EP0212104B2 (en) | 1985-06-07 | 1986-06-06 | Method and apparatus for detecting absolute position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123984A JPS61281902A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 絶対位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281902A true JPS61281902A (ja) | 1986-12-12 |
| JPH0575041B2 JPH0575041B2 (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14874163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60123984A Granted JPS61281902A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 絶対位置検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4757244A (ja) |
| EP (1) | EP0212104B2 (ja) |
| JP (1) | JPS61281902A (ja) |
| DE (1) | DE3673917D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020503524A (ja) * | 2016-12-29 | 2020-01-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 距離センサ |
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