WO2023148923A1 - 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 - Google Patents
絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023148923A1 WO2023148923A1 PCT/JP2022/004435 JP2022004435W WO2023148923A1 WO 2023148923 A1 WO2023148923 A1 WO 2023148923A1 JP 2022004435 W JP2022004435 W JP 2022004435W WO 2023148923 A1 WO2023148923 A1 WO 2023148923A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- hall element
- magnet
- value
- calculation unit
- incremental
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 315
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 375
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 71
- 230000006870 function Effects 0.000 description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 21
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 15
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01D5/00—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
- 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
- G01D5/244—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
Definitions
- the present disclosure relates to an absolute position detection device and an absolute position detection method for detecting the positional relationship between a mover and a stator.
- a moving mechanism that moves a mover such as a linear motor uses a position detection device that detects the position of a position detection member joined to the mover or stator to determine the positional relationship between the mover and the stator. Detecting.
- One of these position detection devices is a device using a magnet as a position detection member.
- detecting elements for detecting magnetic force are arranged at specific intervals along the moving path of the mover, and the detecting elements measure the magnetic strength of the position detecting member. and detects the position of the magnet as a position detecting member.
- table information storing arrangement coordinates of detection elements arranged on a base member and table information storing stroke positions corresponding to magnetic field strengths are registered in advance.
- the stroke position corresponding to the magnetic field intensity acquired by the detection element is added to the arrangement coordinates of the detection element.
- the present disclosure has been made in view of the above, and aims to obtain an absolute position detection device capable of detecting the positional relationship between the mover and the stator with a small number of detection elements.
- the absolute position detection device of the present disclosure has a first member in which output pairs for performing mutually different outputs are arranged such that the different outputs are alternately arranged. and a scale disposed on the mover or stator. Further, the absolute position detection device of the present disclosure includes a detection element group having a plurality of detection elements arranged at a first interval in the movement direction of the scale portion and detecting position correspondence information corresponding to the position of the first member. and sensor units arranged at a second interval in the moving direction of the scale unit.
- the first value corresponding to the position correspondence information detected by the first detection element of the detection elements and the A second value corresponding to positional correspondence information detected by a second detection element adjacent to the first detection element is compared, and based on the comparison result, at a position where the output intensity distribution begins to deviate in the movement direction.
- a calculation unit is provided for detecting a certain distortion boundary position. When one of the first detection element and the second detection element used to detect the strain boundary position is used as the reference detection element, the calculation unit calculates the position of the reference detection element in the sensor unit.
- the positions of the detector elements are calculated. Also, the calculation unit calculates the positional relationship between the mover and the stator based on the position of the third detection element with respect to the end position and the length of the first member in the moving direction.
- the absolute position detection device has the effect of being able to detect the positional relationship between the mover and the stator with a small number of detection elements.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an absolute position detection device according to a first embodiment
- FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the movement mechanism of the absolute position detection system according to the first embodiment
- FIG. 1 is a first diagram for explaining the relationship between the scale portion and magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the first embodiment
- FIG. 2 is a second diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the first embodiment
- 4 is a flow chart showing a processing procedure of magnet end position detection processing of a scale portion by the absolute position detection device according to the first embodiment
- 4 is a flowchart showing a processing procedure of processing for calculating the positional relationship between the mover and the stator by the absolute position detection device according to the first embodiment
- FIG. 1 is a first diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field strength of the absolute position detection device according to the second embodiment
- FIG. 2 is a second diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field strength of the absolute position detection device according to the second embodiment
- FIG. 3 is a third diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the second embodiment
- FIG. 4 is a fourth diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field strength of the absolute position detection device according to the second embodiment
- FIG. 10 is a flow chart showing a processing procedure of absolute position detection processing of the scale portion by the absolute position detection device according to the second embodiment
- FIG. 10 is a flow chart showing a processing procedure of processing for calculating the positional relationship between the mover and the stator by the absolute position detection device according to the second embodiment;
- FIG. FIG. 11 shows a configuration of an absolute position detection device according to a third embodiment;
- FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a reflector included in the absolute position detection device according to the third embodiment;
- FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example that implements the information processing apparatus according to the first embodiment;
- Embodiment 1. 1 is a diagram illustrating a configuration of an absolute position detection device according to a first embodiment; FIG. FIG. 1 schematically shows a perspective view of the structure of the absolute position detection device 1A.
- An absolute position detection system including the absolute position detection device 1A includes a stator (a stator 71 described later) and a mover (a mover 72 described later) as a moving mechanism.
- Absolute position detection device 1A detects the positional relationship between mover 72 and stator 71 .
- Examples of moving mechanisms are linear motors, linear tracks, and the like.
- the absolute position detection device 1A includes a sensor section 10, a scale section 20A, and an information processing device 3.
- the sensor section 10 has a printed circuit board 11 configured using a rectangular plate-like member, and a detection element group 12A including a plurality of Hall elements 13 .
- the sensor unit 10 is connected to the information processing device 3 .
- the information processing device 3 includes an arithmetic unit 30 and a storage unit 31 .
- the computing section 30 is connected to the sensor section 10 and the storage section 31 .
- the scale portion 20A has a base member 21 configured using a plate-like member, and a magnet 23 which is a first member used for position detection.
- the two axes in the plane parallel to the upper surface of the printed circuit board 11 and perpendicular to each other are defined as the x-axis and the y-axis.
- the axis perpendicular to the x-axis and the y-axis is defined as the z-axis.
- the longitudinal direction of the printed circuit board 11 is the x direction
- the lateral direction is the y direction.
- the upper surface side of the printed circuit board 11 and the upper surface side of the sensor section 10 are the plus z direction
- the bottom surface side of the printed circuit board 11 and the lower surface side of the sensor section 10 are the minus z direction.
- the sensor section 10 In the absolute position detection device 1A, the sensor section 10 is fixed, and the scale section 20A moves while the bottom surface of the scale section 20A faces the upper surface of the sensor section 10.
- the scale portion 20A In the absolute position detection device 1A, the scale portion 20A may be fixed, and the sensor portion 10 may move while facing the scale portion 20A.
- the stator 71 is arranged in the negative z direction, which is the bottom side of the sensor section 10
- the mover 72 is arranged in the positive z direction, which is the upper side of the scale section 20A. placed.
- the scale portion 20A moves together with the mover 72.
- the stator 71 is arranged in the plus z direction, which is the upper surface side of the scale portion 20A, and the mover 72 is arranged in the minus z direction, which is the bottom surface side of the sensor portion 10. placed.
- the sensor section 10 moves together with the mover 72 .
- the stator 71 is arranged, for example, on the bottom side of the sensor section 10, and the mover 72 is arranged on the top side of the scale section 20A.
- the stator 71 is arranged on the upper surface side of the scale section 20A, and the mover 72 is arranged on the bottom surface side of the sensor section 10, for example.
- the stator 71 and the mover 72 are arranged to face each other, and the mover 72 moves along the stator 71 .
- a case where the scale portion 20A moves on the sensor portion 10 in the plus x direction will be described below. That is, the movable element 72 is arranged on the upper surface side of the scale section 20A, and the movable element 72 moves along the stator 71 arranged on the bottom side of the sensor section 10. As shown in FIG.
- the scale portion 20A and the mover 72 are joined together and move together. Both the sensor section 10 and the stator 71 are fixed at specific positions.
- a single detection element group 12A is composed of a plurality of Hall elements 13 .
- the Hall element 13 is a magnetic force detection element that detects information corresponding to the magnetic field intensity (signal intensity) according to the position of the magnet 23 .
- the Hall element 13 sends information corresponding to the detected magnetic field intensity to the calculation unit 30 .
- An example of information corresponding to the magnetic field strength is information such as a voltage value corresponding to the magnetic field strength.
- a specific Hall element 13 of the Hall elements 13 is a first Hall element (detection element)
- the first Hall element is detected along the x direction.
- Two adjacent Hall elements 13 are a second Hall element (detection element) and a third Hall element (detection element).
- the Hall elements 13 included in one detection element group 12A are arranged on the upper surface of the printed circuit board 11 at regular intervals along the carriage movement direction (x direction), which is the movement direction (x direction) of the scale portion 20A.
- a plurality of detection element groups 12A are arranged on the printed circuit board 11 at specific intervals.
- An inter-group distance DC which is an interval between adjacent detection element groups 12A on the printed circuit board 11, is equal to or less than the x-direction dimension of the magnet 23 included in the scale section 20A. Further, the inter-group distance DC is longer than the distance between adjacent Hall elements 13 in one detection element group 12A.
- the arrangement interval of the Hall elements 13 is the first interval, and the arrangement interval of the detection element group 12A is the second interval.
- the magnet 23 included in the scale portion 20A is arranged on the bottom surface of the base material 21.
- the magnet 23 is configured by alternately arranging a plurality of N-pole magnets and S-pole magnets in the x-direction. That is, the magnet 23 has a plurality of pairs of magnetized pairs each having an N pole and an S pole.
- the N-pole magnet and the S-pole magnet are magnets that produce different outputs.
- the magnets 23 are arranged such that magnetized pairs for producing mutually different outputs are alternately arranged. It is also assumed that the magnet length, which is the length of the magnet 23 in the x direction, is known.
- a magnetized pair corresponds to an example of an output pair.
- the storage unit 31 stores the magnet length.
- the storage unit 31 stores a threshold for the sum of squares (hereinafter sometimes referred to as a first threshold), which will be described later.
- the storage unit 31 stores a threshold value for an incremental difference (hereinafter sometimes referred to as a second threshold value), which will be described later.
- the storage unit 31 also stores a threshold for function selection (hereinafter sometimes referred to as a third threshold), which will be described later.
- the storage unit 31 stores the value of the length from the actual end of the magnet 23 (hereinafter sometimes referred to as the magnet end) to the boundary line (boundary position) of the magnetic field distortion described later in the magnet 23.
- the storage unit 31 also stores an inter-group distance DC, an inter-element distance DA, which will be described later, and a magnetization pitch DB. Furthermore, the storage unit 31 stores the coordinates of each Hall element 13 .
- the coordinates of the Hall elements 13 are, for example, number information of the detection element groups 12A arranged on the printed circuit board 11, number information assigned to each of the plurality of detection element groups 12A, and detection element groups 12A. Information about the number of Hall elements 13 constituting the detection element group 12A, number information assigned to each of the plurality of Hall elements 13 in the detection element group 12A, and the like.
- the calculation unit 30 calculates the position information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20A.
- the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A is information corresponding to the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the position information calculated by the calculation unit 30 is the magnetic field strength in each Hall element 13 or the incremental position corresponding to the magnetic field strength. Upon receiving information such as a voltage value corresponding to the magnetic field intensity, the calculation unit 30 calculates the magnetic field intensity based on this information, and calculates the incremental position based on the magnetic field intensity.
- each Hall element 13 may detect the magnetic field intensity. In this case, the calculation unit 30 acquires the magnetic field intensity from each Hall element 13 without calculating the magnetic field intensity. Also, each Hall element 13 may detect an incremental position. In this case, the calculation unit 30 acquires the incremental position from each Hall element 13 without calculating the incremental position.
- the first position information is the position information in the first Hall element calculated by the calculation unit 30 based on the information corresponding to the magnetic field intensity detected by the first Hall element. Further, the position information in the second Hall element calculated by the calculation unit 30 based on the information corresponding to the magnetic field intensity detected by the second Hall element is the second position information (second value). . Furthermore, the position information in the third Hall element calculated by the calculation unit 30 based on the information corresponding to the magnetic field intensity detected by the third Hall element is the third position information (third value) . The calculation unit 30 also calculates the sum of squares of the magnetic field strength in the hall element 13 .
- the incremental position is the position after movement when the movement start position is used as the starting point. Incremental position is used in an incremental position command system, that is, in a relative address system movement mechanism. The incremental position need not be held in the storage unit 31 even when the moving mechanism is powered off.
- the computing unit 30 of the first embodiment includes a pair of Hall elements 13 (Hall elements 13 between).
- the calculation unit 30 sets one of the detected pairs of Hall elements 13 as a reference Hall element.
- the calculation unit 30 detects information corresponding to the magnetic field strength in the detection element group 12A including the reference Hall element 12A, and detects the information corresponding to the magnetic field strength from the other Hall elements 13. receive information; Based on the information corresponding to each magnetic field intensity received from the Hall element 13, the calculation unit 30 calculates the positional relationship between the mover 72 and the stator 71, that is, the position information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20A. do.
- the information processing device 3 may be configured as part of the sensor section 10 or may be configured independently of the sensor section 10 .
- FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the movement mechanism of the absolute position detection system according to the first embodiment.
- FIG. 2 shows a side view of the absolute position detection system 100A. 2, illustration of the information processing device 3 is omitted.
- the right direction is the positive x direction and the left direction is the negative x direction.
- the stator 71 is arranged on the bottom side of the sensor section 10, and the mover 72 is arranged on the top side of the scale section 20A.
- the absolute position detection system 100A has an absolute position detection device 1A and a movement mechanism.
- a moving mechanism of the absolute position detection system 100A includes a stator 71 and a mover 72 .
- N pole magnets 22N and S pole magnets 22S are alternately arranged in the x direction.
- FIG. 3 is a first diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a second diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the first embodiment.
- 3 and 4 show side views of the printed circuit board 11 and the magnet 23.
- the magnet 23 is shown below the printed circuit board 11 for convenience of explanation, but the magnet 23 moves above the printed circuit board 11.
- FIG. 3 and 4 show the magnetic field intensity of the magnetic force generated by the scale portion 20A. 3 and 4, the right direction is the positive x direction and the left direction is the negative x direction.
- Each Hall element 13 detects information corresponding to the magnetic field strength corresponding to the position of the scale section 20A and sends the information corresponding to the magnetic field strength to the calculation section 30.
- the calculation unit 30 calculates position information (incremental position or magnetic field intensity) at each Hall element 13 based on the information sent from each Hall element 13 .
- the magnetization pitch DB corresponds to the period width of the incremental positions that appear periodically. Note that the magnetization pitch DB corresponds to an example of the third interval.
- the distance between adjacent Hall elements 13 in one detection element group 12A is called an inter-element distance DA. That is, the arrangement interval of the Hall elements 13 is the inter-element distance DA.
- the magnetization pitch DB which is the periodic width of the incremental positions corresponding to the magnetic field intensity
- the inter-element distance DA are the same length.
- the magnet 23 emits a magnetic force that is detected by the sensor section 10.
- the magnetic force generated by the magnet 23 can be detected by the Hall element 13 at a position facing the magnet 23 among the Hall elements 13 .
- the magnetic force exerted by the magnet 23 is position correspondence information that is information corresponding to the position of the magnet 23 .
- the Hall element 13 facing the magnet 23 in the z direction detects information corresponding to the magnetic field intensity.
- Each Hall element 13 can detect information corresponding to the magnetic field intensity while the magnet 23 is passing through, and cannot detect information corresponding to the magnetic field intensity after the magnet 23 has finished passing through.
- 3 and 4 show a state in which the scale portion 20A is positioned on the second detection element group 12A from the right among the three detection element groups 12A.
- the magnet 23 moves over the Hall elements 13 in order from the left Hall element 13 among the Hall elements 13 included in the detection element group 12A.
- the Nth (N is a natural number) Hall element 13 is denoted as Hall element E(N).
- the sixth Hall element 13 from the left is the Hall element E(N ⁇ 1).
- the seventh Hall element 13 from the left is the Hall element E(N)
- the eighth Hall element 13 from the left is the Hall element E(N+1).
- FIG. 3 shows a state in which the right end position P1 of the magnet 23 has passed the seventh Hall element E(N) from the left. After that, when the scale portion 20A moves further, the right end position P1 of the magnet 23 reaches the eighth Hall element E(N+1).
- the sixth Hall element 13 from the left among the Hall elements 13 included in the detection element group 12A where the scale portion 20A is located is the Hall element E(N ⁇ 1).
- the seventh Hall element 13 from the left is the Hall element E(N)
- the eighth Hall element 13 from the left is the Hall element E(N+1).
- FIG. 4 shows a state in which the right end position P1 of the magnet 23 has reached the eighth Hall element E(N+1) from the left.
- the magnetic field intensity distribution of the magnet 23 is a sine wave. That is, the magnet 23 has a sinusoidal magnetic field strength distribution for each magnetized pair. In this case, the magnetic field is distorted at both ends of the magnet 23 in the x direction.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position at each Hall element 13 based on the magnetic field intensity at each Hall element 13 .
- FIGS. 3 and 4 show trajectories of incremental position values for explaining the incremental positions calculated by the absolute position detecting device 1A according to the first embodiment.
- the incremental position values in the Hall elements E(N-1), E(N), E(N+1) are indicated as Q 1 (N-1), Q 1 (N), Q 1 (N+1).
- the incremental position values in the Hall elements E(N-1), E(N), E(N+1) are shown as Q 2 (N-1), Q 2 (N), Q 2 (N+1).
- the horizontal axis in FIGS. 3 and 4 is the position x of the magnet 23, and the vertical axis is the incremental position.
- the interval between the maximum values of the incremental positions corresponds to the magnetization pitch DB.
- the waveform at the incremental position is a triangular wave of a right-angled triangle.
- One triangular wave corresponds to one incremental position indicated from 0 degrees to 360 degrees. For example, if the magnetization pitch DB is 10 mm, the incremental position indicated by the vertex of one triangular wave is 10 mm.
- the Hall element E(N) detects information corresponding to the magnetic field strength of the first magnetized pair
- the Hall element E(N+1) detects the distorted magnetic field at the end of the magnet 23 in the x direction. It detects information corresponding to the magnetic field strength of
- the Hall element E(N-1) corresponds to the magnetic field strength of the third magnetized pair Information is detected, and the Hall element E(N) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the second magnetized pair.
- the Hall element E(N+1) detects information corresponding to the magnetic field strength of the first magnetized pair. is also detected including information corresponding to the magnetic field strength of the distorted magnetic field at the x-direction end of the .
- the absolute position detection device 1A can calculate information corresponding to the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 even when the mover 72 is moving or stopped.
- the magnetization pitch DB and the inter-element distance DA are the same. Therefore, the waveforms at the incremental positions are shifted by 360 degrees between adjacent Hall elements 13 . In other words, the triangular wave at the incremental position is shifted by one between adjacent Hall elements 13 . For example, the waveform at the incremental position shifts by 360 degrees between the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N), and the incremental position between the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1) The position waveform shifts by 360 degrees.
- the waveform of the incremental position detected by the Hall element 13 becomes a distorted waveform at the end of the magnet, as shown in FIGS. 3 and 4, among the incremental positions, a region having a distorted waveform is illustrated as a magnetic field distortion region MD.
- the calculation unit 30 detects the position of the magnet end (end position) of the magnet 23 using the incremental positional distortion of the magnet end.
- the value of the incremental position detected by the Hall element 13 will be the same.
- the value of the incremental position of the Hall element 13 that detects the distorted magnetic field is the value of the other Hall elements that are detecting the magnetic field.
- a value different from the value of the incremental position of the element 13 is obtained. This is because the waveforms at the incremental positions at the magnet ends are distorted compared to the waveforms at the other incremental positions due to the distortion of the magnetic field at the magnet ends.
- the calculation unit 30 compares the incremental position values between the adjacent hall elements 13 for all the hall elements 13, and determines which hall element 13 the magnet end is located between based on the comparison result. judge.
- FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of magnet end position detection processing of the scale portion by the absolute position detection device according to the first embodiment.
- the magnetic field is distorted at the ends of the magnet as described above. Therefore, in the magnet end position detection according to the present disclosure, when the absolute position detection device 1A detects the actual magnet end (for example, the right end position P1), the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 (for example, FIG. 3 and the right end boundary line D1) shown in FIG. 4, the magnet end position is detected.
- the absolute position detection device 1A detects the actual magnet end (for example, the right end position P1)
- the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 for example, FIG. 3 and the right end boundary line D1 shown in FIG. 4
- the magnet end position is detected.
- a process of determining whether or not the right end boundary line D1 of the magnet 23 exists outside the hall element E(N) by the calculation unit 30 will be described.
- the calculation unit 30 detects the right end boundary of the magnet 23 between the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N) or between the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1). A process for determining whether or not the line D1 exists will be described.
- the right end position P1 exists outside the Hall element E(N), in other words, between the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N), or between the Hall element E(N) and the Hall element
- the case where the right end boundary line D1 of the magnet 23 exists between the element E(N+1) and the element E(N+1) is the following case (C1) or (C2).
- the calculation unit 30 calculates the sum of squares of the magnetic field intensity detected by the Hall element E(N), and determines whether or not the calculated sum of squares is equal to or greater than the first threshold value stored in the storage unit 31 (step S10). If the calculated sum of squares is less than the first threshold (step S10, No), the calculation unit 30 determines that there is no right end boundary line D1 outside the Hall element E(N), and the other Hall element 13 It is determined whether or not the right end boundary line D1 of the magnet 23 exists outside (step S50).
- the computing unit 30 compares the incremental positions between the adjacent Hall elements 13 with each other. That is, the calculation unit 30 calculates an incremental difference, which is a difference in incremental position between the adjacent Hall elements 13 .
- the calculation unit 30 calculates
- the calculation unit 30 calculates the incremental differences
- the calculation unit 30 determines whether each calculated incremental difference is equal to or greater than the second threshold stored in the storage unit 31 (step S30). That is , the calculation unit 30 determines whether
- step S30 determines that there is no right end boundary line D1 outside the Hall element E(N), and determines that another Hall element It is determined whether or not the right end boundary line D1 of the magnet 23 exists outside the magnet 13 (step S50).
- the computing unit 30 calculates the magnet end based on the incremental difference (step S40). That is, the calculation unit 30 determines that the right end boundary line D1 is positioned between the Hall elements 13 corresponding to the incremental difference equal to or greater than the second threshold. In this way, the calculation unit 30 determines that the right end boundary line D1 is located between elements where the absolute value of the difference between the first incremental position and the second incremental position is equal to or greater than a specific value (second threshold). determine that there is Then, based on the information on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB, the calculation unit 30 determines that the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB are the same. Since the right end boundary line D1 is located between the elements 13, it is determined that the right end position P1 of the magnet 23 is also located between the Hall elements 13 on the side where the incremental difference exceeds the second threshold. .
- the calculation unit 30 when
- the three Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1) for detecting the incremental positions compared when the arithmetic unit 30 determines the position where the right end boundary line D1 exists are Hall elements E( N) is an example of a first detection element, Hall element E(N+1) is an example of a second detection element, and Hall element E(N ⁇ 1) is an example of a third detection element. That is, the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1) are an example of three detection elements arranged adjacent to each other along the moving direction of the scale portion 20A.
- the calculation unit 30 moves along the moving direction of the scale unit 20A used in the magnet end position detection processing.
- the incremental position of three detector elements arranged side by side is used. That is, when the absolute value of the difference between the value of the incremental position of the Hall element E(N) and the value of the incremental position of the Hall element E(N+1) is equal to or greater than a specific value (second threshold), the calculation unit 30 , the right end boundary line D1 exists outside (in the plus x direction) of the Hall element E(N).
- the calculation unit 30 calculates the absolute value of the difference between the incremental position values detected by the Hall element E(N+1) located in the plus x direction with respect to the Hall element E(N) and the Hall element E(N). is greater than or equal to the second threshold, and the difference between the incremental position values detected by the Hall element E (N ⁇ 1) and the Hall element E (N) located in the negative x direction with respect to the Hall element E (N) If the absolute value is less than the second threshold, it can be determined that the right end boundary line D1 exists outside (in the plus x direction) of the Hall element E(N).
- the calculation unit 30 determines that the absolute value of the difference between the incremental position value of the Hall element E(N) and the incremental position value of the Hall element E(N ⁇ 1) is equal to or greater than a specific value (second threshold). , it may be determined that the left edge boundary line exists outside (minus x direction) of the Hall element E(N). In other words, the calculation unit 30 calculates the difference between the incremental position values detected by the Hall element E(N ⁇ 1) located in the negative x direction with respect to the Hall element E(N) and the Hall element E(N).
- the calculation unit 30 can detect the right end position P1 of the magnet 23 based on the information on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB. Also, when the left edge boundary line is determined as described above, the calculation unit 30 can similarly detect the position of the left edge boundary line of the magnet 23 based on the information on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB. can.
- FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the positional relationship between the mover and the stator by the absolute position detection device according to the first embodiment.
- the calculation unit 30 selects one of the two Hall elements 13 determined to have a boundary line of magnetic field distortion between them as a reference Hall element (step S100).
- the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 is the point where the magnetic field intensity distribution of the magnet 23 begins to deviate from the sinusoidal wave. That is, the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 is defined by the area in which the magnet 23 detects a sine wave magnetic field strength distribution and the area in which the magnet 23 detects a magnetic field strength distribution other than a sine wave. It is the boundary with the area.
- the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 is a plane parallel to the yz plane of the magnet 23 (a line extending in the z direction in FIGS. 3 and 4), and as the magnet 23 moves in the x direction, position moves.
- the reference Hall element is an example of the reference detection element.
- the calculation unit 30 compares the value of the incremental position detected by the Hall element 13 corresponding to the first detection element among the three Hall elements 13 when determining the position of the end of the magnet with the third threshold. (Step S101). In Embodiment 1, the calculation unit 30 compares the value of the incremental position detected by the Hall element E(N) with the third threshold.
- the third threshold is a threshold set for selecting a function when calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 .
- the third threshold value may be set to the length from the end of the magnet to the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23, for example. Since the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 23 fluctuates depending on the strength of the magnetic field emitted by the magnetized pair of the magnet 23, the third threshold may be set according to the magnetized pair used.
- the calculation unit 30 calculates the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 shown by the following equations (1) to (3). is selected (step S102). Equations (1) to (3) are obtained by calculating the end position of the magnet 23 based on the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. is a formula (function) for calculating the position of the Hall element 13 with respect to .
- the calculation unit 30 confirms whether or not the reference hall element selected in step S100 is the hall element 13 that detects information corresponding to the magnetic field strength including distortion of the magnetic field. Equations (1) to (3) are selected by checking whether the compared incremental position value exceeds the third threshold. Thus, the calculation unit 30 selects one of the functions of formulas (1) to (3) based on the processing results of steps S100 and S101 (step S102).
- Equation (1) is used when the value of the incremental position detected by the reference Hall element does not contain the distortion of the magnetic field and exceeds the third threshold in the comparison in step S101, or when the reference Hall element detects is selected if the current incremental position value contains field distortion and does not exceed the third threshold as compared in step S101.
- Equation (2) is selected when the value of the incremental position detected by the reference Hall element contains magnetic field distortion and exceeds the third threshold in the comparison in step S101.
- Equation (3) is selected when the value of the incremental position detected by the reference Hall element does not contain distortion of the magnetic field and does not exceed the third threshold in the comparison in step S101.
- Position of Hall element 13 Q + (DB x number of separation from reference detection element) (1)
- Position of Hall element 13 Q + (DB x (number of separation from reference detection element - 1)) (2)
- Position of Hall element 13 Q + (DB x (number of separation from reference detection element + 1)) (3)
- the position of the Hall element 13 is the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23.
- Q is the value of the incremental position detected by the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 23 is to be calculated.
- DB is the magnetization pitch.
- the distance from the reference detection element indicates the number of the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 23 is calculated, counting from the reference detection element. For example, taking the Hall element 13 shown in FIG. 3 as an example, when the Hall element E(N) is used as a reference Hall element (reference detection element), the number of separations of the Hall element E(N-1) from the reference detection element is "1".
- the distance of the Hall element E(N-2) from the reference detection element is "2".
- the distance from the reference detection element to the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 23 is calculated can be calculated from the coordinates of each Hall element 13 stored in the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 using one of the functions of formulas (1) to (3) selected in step S102 (step S103). Specifically, the calculation unit 30 detects the magnetic field intensity from the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity, among the Hall elements 13 in the detection element group 12A including the Hall element 13 used as the reference Hall element. Receive corresponding information. The calculation unit 30 acquires from the storage unit 31 the coordinates of the Hall element 13 detecting information corresponding to the received magnetic field intensity and the coordinates of the Hall element 13 used as the reference Hall element. Furthermore, the calculation unit 30 acquires the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the incremental position in each Hall element 13 based on the information corresponding to the magnetic field intensity received from each Hall element 13 . It should be noted that the calculation unit 30 can omit the calculation of the incremental position when the incremental position is received as the information corresponding to the magnetic field intensity. Then, the calculation unit 30 calculates the distance of each Hall element 13 from the reference Hall element from the acquired coordinates of the Hall element 13 . The distance between each Hall element 13 and the reference Hall element can be stored in advance in the storage unit 31. When stored in advance, the distance between each Hall element 13 and the reference Hall element can be omitted. In this case, the storage unit 31 stores, for example, the number of separations of the first to ninth Hall elements 13 when the Xth (X is a natural number from 1 to 9) Hall element 13 is the reference Hall element. Keep
- the calculation unit 30 selects the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 based on the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. It is calculated using any one of (1) to (3).
- the calculation unit 30 determines the distance between the mover 72 and the stator 71. A positional relationship is calculated (step S104). The calculation unit 30 acquires and uses the value stored as the magnet length in the storage unit 31 as the length of the magnet 23 in the movement direction.
- the reference Hall element is either Hall element E(N) or Hall element E(N+1).
- Hall element E(N) is the first detection element
- Hall element E(N+1) is the second detection element
- Hall element E(N ⁇ 1) and Hall element E(N ⁇ 2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 compares the incremental position of the Hall element E(N) with the third threshold according to step S101.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P1 of the magnet 23 to the boundary line (right end boundary line D1) of the magnetic field distortion in the magnet 23, and the Hall element in FIG.
- the incremental position value detected in E(N) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N) does not include magnetic field distortion in the incremental position values it detects. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (1) according to step S102.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 using Equation (1) in accordance with step S103.
- step S103 the calculation unit 30 detects the end portions of the magnets 23 of the Hall elements 13 that detect information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element. A position relative to a position is calculated.
- E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described. Note that the description here is based on an example in which the magnetization pitch DB is 10 mm.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates (element coordinates) of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E( N ⁇ 1) and E(N) are calculated from the respective reference Hall elements.
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N-1) is "1"
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N) is "0”
- the Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "2".
- the calculation unit 30 acquires the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the computing unit 30 compares the incremental position of the Hall element E(N) with the third threshold according to step S101.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P1 of the magnet 23 to the boundary line (right end boundary line D1) of the magnetic field distortion in the magnet 23, and the Hall element in FIG.
- the incremental position value detected in E(N) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N+1) includes magnetic field distortion in the detected incremental position value. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (2) according to step S102.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 using Equation (2) according to step S103.
- step S103 among the detection element group 12A including the Hall element E(N+1) used as the reference Hall element, the position of each Hall element 13 detecting information corresponding to the magnetic field strength relative to the end position of the magnet 23 is calculated.
- the calculation for the three Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1) will be described with a specific example. Note that the description here is based on an example in which the magnetization pitch DB is 10 mm.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), E(N+1) from the storage unit 31, and stores the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), E(N+1). ) Calculate the distance from each reference Hall element.
- Hall element E(N-1) is separated from the reference Hall element by "2”
- Hall element E(N) is separated from the reference Hall element by "1”
- Hall element E(N+1) is "0" from the reference Hall element.
- the calculation unit 30 acquires the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates a position 19 mm to the left from the right end position P1 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 23 . Further, the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element E(N+1) with respect to the end position of the magnet 23 by calculation. Do not output as a position.
- the function used by the calculation unit 30 that is, the functions for calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 are different.
- the function used by the calculation unit 30 to calculate the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 differs depending on the difference in the selected reference Hall element. It will happen.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 as the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 .
- operation unit 30 obtains position information of hall element 13 with respect to scale portion 20A based on the position of hall element 13 relative to the end position of magnet 23 calculated in step S103 and the length of magnet 23 in the moving direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the reference Hall element is either Hall element E(N) or Hall element E(N+1).
- the mover 72 by the absolute position detecting device 1A according to the first embodiment and the case where the reference Hall element is the Hall element E(N) and the case where the reference Hall element is the Hall element E(N+1) are described below. Calculation of the positional relationship with the stator 71 will be specifically described.
- Hall element E(N) is the first detection element
- Hall element E(N+1) is the second detection element
- Hall element E(N ⁇ 1) and Hall element E(N ⁇ 2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 compares the incremental position of the Hall element E(N) with the third threshold according to step S101.
- the third threshold value is set as a value of the length from the right end position P1 of the magnet 23 to the boundary line (right end boundary line D1) of the magnetic field distortion in the magnet 23, and the Hall element in FIG.
- the incremental position value detected in E(N) does not exceed the third threshold.
- the Hall element E(N) does not include magnetic field distortion in the incremental position values it detects. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (3) according to step S102.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 using Equation (3) in accordance with step S103.
- step S103 the calculation unit 30 detects the end portions of the magnets 23 of the Hall elements 13 that detect information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element. A position relative to a position is calculated.
- E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described. Note that the description here is based on an example in which the magnetization pitch DB is 10 mm.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates (element coordinates) of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E( N ⁇ 1) and E(N) are calculated from the respective reference Hall elements.
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N-1) is "1"
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N) is "0”
- the Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "2".
- the calculation unit 30 acquires the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the right end position P1 of the magnet 23 exists at the position shown in FIG. A position 12 mm to the left from the right end position P1 is calculated as the position of the element E(N).
- the calculation unit 30 also calculates a position 22 mm to the left from the right end position P1 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 23 .
- the calculation unit 30 also calculates a position 32 mm to the left from the right end position P1 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 23 .
- the computing unit 30 compares the incremental position of the Hall element E(N) with the third threshold according to step S101.
- the third threshold value is set as a value of the length from the right end position P1 of the magnet 23 to the boundary line (right end boundary line D1) of the magnetic field distortion in the magnet 23, and the Hall element in FIG.
- the incremental position value detected in E(N) does not exceed the third threshold.
- the Hall element E(N+1) includes magnetic field distortion in the detected incremental position value. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (1) according to step S102.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 using Equation (1) in accordance with step S103.
- step S103 among the detection element group 12A including the Hall element E(N+1) used as the reference Hall element, the position of each Hall element 13 detecting information corresponding to the magnetic field strength relative to the end position of the magnet 23 is calculated.
- the calculation for the three Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1) will be described with a specific example. Note that the description here is based on an example in which the magnetization pitch DB is 10 mm.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), E(N+1) from the storage unit 31, and stores the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), E(N+1). ) Calculate the distance from each reference Hall element.
- Hall element E(N-1) is separated from the reference Hall element by "2”
- Hall element E(N) is separated from the reference Hall element by "1”
- Hall element E(N+1) is "0" from the reference Hall element.
- the calculation unit 30 acquires the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the right end position P1 of the magnet 23 exists at the position shown in FIG. A position 12 mm to the left from the right end position P1 is calculated as the position of the element E(N).
- the calculation unit 30 also calculates a position 22 mm to the left from the right end position P1 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 23 .
- the calculation unit 30 also calculates a position 3 mm to the left from the right end position P1 as the position of the Hall element E(N+1) with respect to the end position of the magnet 23 .
- the function used by the calculation unit 30 that is, the functions for calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 are different.
- the function used by the calculation unit 30 to calculate the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 differs depending on the difference in the selected reference Hall element. It will happen.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 as the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 .
- operation unit 30 obtains position information of hall element 13 with respect to scale portion 20A based on the position of hall element 13 relative to the end position of magnet 23 calculated in step S103 and the length of magnet 23 in the moving direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 based on the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. can be calculated.
- the calculation unit 30 outputs the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20A as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 to an external device such as a display device (not shown).
- Calculation unit 30 calculates the position information of Hall element 13 with respect to scale portion 20A based on the position of Hall element 13 with respect to the end position of magnet 23 and the magnet length. Even if there is, the position of the Hall element 13 with respect to each scale portion 20A can be calculated. For example, if two scale portions 20A are close to each other on the sensor portion 10 and the magnet length is not known, the calculation portion 30 determines that the two scale portions 20A are one scale portion 20A and The position of the Hall element 13 may be detected. Since the calculation unit 30 of Embodiment 1 detects the position of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A based on the magnet length, the position of the Hall element 13 with respect to each scale portion 20A can be detected.
- the absolute position detection device 1A determines between which hall elements 13 the right end position P1 of the magnet 23 exists. Position information of the Hall element 13 with respect to 20A can be calculated.
- the calculation unit 30 detects the right end position P1 and the left end position of the magnet 23, and based on the right end position P1 and the left end position of the magnet 23, detects the position information of the hall element 13 with respect to the scale unit 20A. good.
- the calculation unit 30 detects the position of the end of the magnet using the incremental positional distortion associated with the distortion of the magnetic field at the end of the magnet 23, even if the scale unit 20A is not moving, Incremental differences between the Hall elements 13 can be calculated. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the position information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20A even when the scale unit 20A is not moving.
- the calculation unit 30 may calculate the position information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20A based on the magnetic field strength (absolute value). In this case, if the difference in the magnetic field intensity between the Hall element E(N+1) and the Hall element E(N) is equal to or greater than a specific value (fourth threshold value), the calculation unit 30 determines the Hall element E(N+1 ) and E(N). Further, if the difference in the magnetic field intensity between the Hall element E (N) and the Hall element E (N-1) is equal to or greater than a specific value (fourth threshold value), the calculation unit 30 detects the Hall element E ( N) and E(N-1), it is determined that the right end position P1 exists.
- the arithmetic unit 30 calculates the Hall elements E(N), E(N -1) It is determined that the right end position P1 exists between them.
- the arithmetic unit 30 uses the Hall element E to determine whether the right end position P1 or the left end position of the magnet 23 (N+2) and the magnetic field strength of the Hall element E(N-2) are used. That is, when the magnetic field intensity of the Hall element E(N+2) is lower than the magnetic field intensity of the Hall element E(N ⁇ 2), the arithmetic unit 30 determines that the right end position P1 exists outside the Hall element E(N). Then you can judge. Further, when the magnetic field intensity of the Hall element E(N ⁇ 2) is lower than the magnetic field intensity of the Hall element E(N+2), the calculation unit 30 determines that the left end position exists outside the Hall element E(N). You can judge.
- the calculation unit 30 may determine between the Hall elements 13 where the right end position P1 exists, based on the Hall elements 13 whose incremental positions could be detected and the Hall elements 13 whose incremental positions could not be detected. For example, when the incremental position of the Hall element E(N+1) is 0 and the incremental position of the Hall element E(N) is a specific value, the calculation unit 30 calculates the Hall element E(N+1) and the Hall element E(N ) is determined to be the right end position P1.
- the absolute position detection device 1A arranges the Hall element 13 between the adjacent detection element groups 12A if the interval between the adjacent detection element groups 12A is equal to or less than the length of the magnet 23 in the x direction. It doesn't have to be. Therefore, the number of Hall elements 13 arranged on the upper surface of the printed circuit board 11 can be reduced. Therefore, the degree of freedom in arranging the Hall element 13 is improved, and the workability of the absolute position detection device 1A is improved. Also, by increasing the number of magnetized pairs included in the magnet 23, it is possible to easily widen the interval between the adjacent detection element groups 12A.
- the absolute position detection device 1A only needs to detect one end position of the magnet 23 when detecting the position information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A, and does not need to detect both end positions. Therefore, it is possible to easily detect the position information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A. Further, since the absolute position detection device 1A can detect the position information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A by detecting the position of one end of the magnet 23, when one printed circuit board 11 is used as one unit, , the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A can be detected even for a movement path that straddles a plurality of units.
- the absolute position detection device 1A can calculate the position information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A without using the table information storing the correspondence relationship between the magnetic field intensity and the stroke position, the device configuration can be simplified. Become.
- the absolute position detection device 1A detects the position information of the Hall element 13 with respect to the scale part 20A based on the incremental difference between the Hall elements 13. If the portion position exists in the detection element group 12A, the position information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A can be detected. As a result, a space can be provided between the adjacent detection element groups 12A, so that the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 can be detected with a small number of Hall elements 13.
- the absolute position detection apparatus 1A selects the reference Hall element in step S100 in the process of calculating the positional relationship between the mover 72 and the stator 71. If the element 13 is determined, the process of step S100 may be omitted. For example, the absolute position detection device 1A detects the incremental A Hall element 13 whose position value does not include magnetic field distortion may be set as the reference Hall element.
- the absolute position detection apparatus 1A performs the processes of steps S100 to S102 to Although the function for calculating the position is selected, the reference Hall element and the function for calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 23 may be determined in advance. In this case, the absolute position detection device 1A can omit the processes of steps S100 to S102.
- Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 7 to 12.
- the absolute position detection device 1B of Embodiment 2 has the same configuration as the absolute position detection device 1A, except that the relationship between the element distance DA and the magnetization pitch DB is different from that of the absolute position detection device 1A. are doing.
- FIG. 7 is a first diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the second embodiment.
- FIG. 8 is a second diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field strength of the absolute position detection device according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a third diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a fourth diagram for explaining the relationship between the scale portion and the magnetic field intensity of the absolute position detection device according to the second embodiment. 7 to 10, components that achieve the same functions as those of the absolute position detection device 1A of the first embodiment shown in FIG.
- FIGS. 7-10 show side views of the absolute position detection system 100B.
- 7 to 10 show side views of the printed circuit board 11 and the magnet 25.
- FIG. 7 to 10 show the magnet 25 is shown below the printed circuit board 11 for convenience of explanation, but the magnet 25 moves above the printed circuit board 11.
- FIG. 7 to 10 show the magnetic field intensity of the magnetic force generated by the scale portion 20B.
- the plus x direction is to the right and the minus x direction is to the left.
- the absolute position detection system 100B has an absolute position detection device 1B and a movement mechanism.
- a moving mechanism of the absolute position detection system 100B includes a stator 71 and a mover 72 .
- the absolute position detection device 1B has a scale section 20B instead of the scale section 20A, compared to the absolute position detection device 1A.
- the scale portion 20B has a magnet 25 instead of the magnet 23 as compared with the scale portion 20A.
- N pole magnets 24N and S pole magnets 24S are alternately arranged in the x direction.
- the magnet 25 is the first member used for position detection.
- the magnetization pitch DB of a set of magnetized pairs consisting of one N-pole magnet 24N and one S-pole magnet 24S is twice the inter-element distance DA. That is, the x-direction dimension of the N-pole magnet 24N is twice the x-direction dimension of the N-pole magnet 22N described in the first embodiment. Also, the dimension in the x direction of the S pole magnet 24S is twice the dimension in the x direction of the S pole magnet 22S described in the first embodiment.
- FIGS. 7 to 10 show cases where the positions of the right end positions P2 of the magnets 25 of the scale portion 20B in the absolute position detection device 1B are different. Also in the second embodiment, the absolute position detection device 1B detects the magnetic field intensity and the incremental position by the same processing as the absolute position detection device 1A.
- the N-th (N is a natural number) Hall element 13 is denoted as Hall element E(N). 7 to 10, the seventh Hall element 13 from the left among the Hall elements 13 included in the detection element group 12A in which the scale portion 20B is located is the Hall element E(N-1). The eighth Hall element 13 from the left is the Hall element E(N), and the ninth Hall element 13 from the left is the Hall element E(N+1).
- the scale portion 20B is positioned on the second detection element group 12A from the right of the three detection element groups 12A, and the right end position P2 of the magnet 25 extends to the ninth Hall element E(N+1) from the left. It shows the passed state.
- the N-pole magnet 24N as a whole has passed the eighth Hall element E(N) from the left. is shown.
- the scale portion 20B is positioned on the second detection element group 12A from the right of the three detection element groups 12A, and the right end position P2 of the magnet 25 extends to the ninth Hall element E(N+1) from the left. It shows the passed state.
- the entire N-pole magnet 24N passes through the eighth Hall element E(N) from the left. It differs from FIG. 7 in that there is no
- the scale portion 20B is positioned on the second detection element group 12A from the right of the three detection element groups 12A, and the right end position P2 of the magnet 25 extends to the ninth Hall element E(N+1) from the left. It shows the reached state.
- the scale portion 20B is positioned on the second detection element group 12A from the right of the three detection element groups 12A, and the right end position P2 of the magnet 25 extends to the eighth Hall element E(N) from the left. It shows the passed state. After that, when the scale portion 20B moves further, the right end position P2 of the magnet 25 reaches the ninth Hall element E(N+1).
- FIGS. 7 to 10 show trajectories of incremental position values for explaining the incremental positions calculated by the absolute position detecting device 1B according to the second embodiment.
- the incremental position values in Hall elements E(N-1), E(N), E(N+1) are indicated as Q 3 (N-1), Q 3 (N), Q 3 (N+1).
- the incremental position values of the Hall elements E(N-1), E(N) and E(N+1) are indicated as Q 4 (N-1), Q 4 (N) and Q 4 (N+1).
- the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), E(N) and E(N+1) are Q 5 (N-2) and Q 5 (N-1).
- the incremental position values in the Hall elements E(N-2), E(N-1), E(N) are Q 6 (N-2), Q 6 (N-1), Q 6 (N ).
- the horizontal axis in FIGS. 7 to 10 is the position x of the magnet 25, and the vertical axis is the incremental position.
- the maximum incremental position value of each Hall element 13 corresponds to the magnetization pitch DB.
- the waveform at the incremental position is a triangular wave of a right-angled triangle. For example, when the magnetization pitch DB is 20 mm, the value of the incremental position indicated by the vertex of one triangular wave is 20 mm.
- the Hall element E(N+1) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair.
- Hall element E(N) and Hall element E(N+1) detect information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair. Further, the Hall element E(N+1) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair. It also contains information corresponding to the magnetic field strength of the distorted magnetic field at the x-direction end of .
- Hall element E(N) and Hall element E(N+1) detect information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair. Further, the Hall element E(N+1) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair. It also contains information corresponding to the magnetic field strength of the distorted magnetic field at the x-direction end of .
- Hall element E(N ⁇ 1) and Hall element E(N) detect information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair.
- the Hall element E(N) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the first magnetized pair. It also contains information corresponding to the magnetic field strength of the distorted magnetic field at the x-direction ends of 25 .
- the Hall element E(N+1) detects information corresponding to the magnetic field intensity of the magnetic field distorted at the end of the magnet 25 in the x direction.
- the magnetization pitch DB is twice the inter-element distance DA. Therefore, the waveforms at the incremental positions are shifted by 180 degrees between adjacent Hall elements 13 . In other words, the triangular waves at the incremental positions are shifted by half between adjacent Hall elements 13 . For example, the waveform at the incremental position is shifted by 180 degrees between the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N), and the incremental position is shifted between the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1). The position waveform shifts by 180 degrees.
- the value of the incremental position detected by the adjacent Hall elements 13 will be shifted by the value of ⁇ Q calculated by Equation (4) described later. becomes.
- the value of the incremental position of the Hall element 13 that detects the distorted magnetic field is the value of the other Hall elements that are detecting the magnetic field.
- a value different from the value of the incremental position of the element 13 is obtained. This is because the waveforms at the incremental positions at the magnet ends are distorted compared to the waveforms at the other incremental positions due to the distortion of the magnetic field at the magnet ends.
- the computing unit 30 compares the incremental position values between the adjacent Hall elements 13 for all the Hall elements 13, and determines which Hall element 13 has the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 25 based on the comparison result. Determine if it is in between.
- the calculation unit 30 can calculate the correction value of the phase difference of the incremental difference between the adjacent hall elements 13 by the following formula (4).
- ⁇ Q in equation (4) is the phase difference correction value
- Q MAX is the maximum value of the incremental position.
- the computing unit 30 corrects the incremental difference by the correction value of ⁇ Q according to the relationship between the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB, and based on the corrected incremental difference, the Hall element 13 Determine whether the magnet ends are positioned in between.
- the calculation unit 30 compares the incremental position values between the adjacent hall elements 13 for all the hall elements 13 to determine which end of the magnet is. is positioned between the Hall elements 13 of .
- FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of absolute position detection processing of the scale portion by the absolute position detection device according to the second embodiment. 11, the description of the same processing as the processing illustrated in FIG. 5 will be omitted.
- the calculation unit 30 detects the right end position P2 of the magnet 25 provided in the scale unit 20B outside the hall element E(N), the right end boundary line D2, which is the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 25, is detected.
- the calculation unit 30 detects the right end boundary of the magnet 25 between the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N) or between the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1). Processing for determining whether or not the line D2 exists will be described.
- steps S10, S30 to S50 by the computing unit 30 of the second embodiment is the same as the processing of steps S10, S30 to S50 described with reference to FIG. 5 of the first embodiment.
- the calculation unit 30 of the second embodiment executes the process of step S21 instead of step S20 described in FIG. 5 of the first embodiment. That is, when the sum of squares of the magnetic field strengths detected by the Hall elements E(N) calculated in step S10 is equal to or greater than the first threshold (Yes in step S10), the arithmetic unit 30 performs incremental Calculate the difference.
- step S21 phase correction is performed using the correction value ⁇ Q according to the relationship between the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB.
- the calculation unit 30 calculates the correction value ⁇ Q of the phase difference between the adjacent Hall elements 13 using the above equation (4).
- the calculation unit 30 calculates the incremental difference between the incremental position Q 3 (N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the incremental position Q 3 (N) of the Hall element E(N). .
- the computing unit 30 determines whether the Hall element E(N-1) and the Hall element E(N) detect information corresponding to the magnetic field intensity of the same magnetized pair or different information. It is determined whether information corresponding to the magnetic field intensity of the magnetized pair is detected.
- the calculation unit 30 determines that the first incremental comparison value obtained by adding the correction value ⁇ Q to the incremental position Q 3 (N) is less than the maximum value of the incremental position QMAX (Q 3 (N)+ ⁇ Q ⁇ QMAX ) or QMAX or more (Q 3 (N)+ ⁇ Q ⁇ QMAX). Then, if the first incremental comparison value is less than QMAX (Q 3 (N)+ ⁇ Q ⁇ QMAX), the calculation unit 30 calculates the incremental position value after correction using the following equation (5). . Further, when the first incremental comparison value is equal to or greater than QMAX (Q 3 (N)+ ⁇ Q ⁇ QMAX), the calculation unit 30 calculates the corrected incremental position value using the following equation (6). .
- the computing unit 30 When calculating the incremental difference between the incremental position Q 3 (N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the incremental position Q 3 (N) of the Hall element E(N), the computing unit 30 , the value Q of the incremental position in the following equations (5) and (6) is set to the Hall element E A correction value is calculated using the incremental position Q 3 (N) of (N). After calculating the corrected incremental position Q 3 (N)c of the Hall element E(N), the computing unit 30 calculates the incremental position Q 3 (N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element ⁇ Q 3 (N ⁇ 1) ⁇ Q 3 (N)c ⁇ is calculated as the incremental difference between E(N) and the incremental position Q 3 (N) (step S21).
- the calculation unit 30 calculates the incremental difference between the incremental position Q 3 (N) of the Hall element E(N) and the incremental position Q 3 (N+1) of the Hall element E(N+1).
- the calculation unit 30 calculates the incremental difference, whether the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1) detect information corresponding to the magnetic field intensity of the same magnetized pair as described above, Alternatively, it is determined whether information corresponding to magnetic field strengths of different magnetized pairs is detected.
- the calculation unit 30 When calculating the incremental difference between the incremental position Q 3 (N) of the Hall element E(N) and the incremental position Q 3 (N+1) of the Hall element E(N+1), the calculation unit 30 performs the above of the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1), the incremental position of the Hall element E(N+1) located at the coordinate in the plus x direction. A correction value is calculated using Q 3 (N+1). After calculating the corrected incremental position Q 3 (N+1)c of the Hall element E(N+1), the calculation unit 30 calculates the incremental position Q 3 (N) of the Hall element E(N) and the Hall element E(N+1). ⁇ Q 3 (N) ⁇ Q 3 (N+1)c ⁇ as the incremental difference between the incremental position Q 3 ( N+1) of .
- the calculation unit 30 executes the processes of steps S30 to S50. Thereby, the calculation unit 30 determines between which hall elements 13 the right end boundary line D2 exists. Then, when the right end boundary line D2 is determined, the calculation unit 30 can detect the position of the right end position P2 of the magnet 25 based on the information on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB. Also, when the left edge boundary line is determined as described above, the calculation unit 30 can similarly detect that the left edge position of the magnet 25 exists based on the information on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB. .
- the calculation unit 30 calculates the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale part 20B.
- the calculation unit 30 outputs the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale unit 20B to an external device such as a display device.
- the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), and E(N+1) described in FIG. 7 and the incremental position value Q 3 (N ⁇ 1) detected by these Hall elements ), Q 3 (N) and Q 3 (N+1) were used.
- the calculation unit 30 uses the Hall elements E(N ⁇ 1), E(N), E(N+1) shown in FIG. 8 and the incremental position values Q 4 (N ⁇ 1), Q 4 (N), Q 4 (N+1) can also be used to determine the right boundary line D2.
- the Hall element 13 having the square sum of the information corresponding to the magnetic field intensity equal to or greater than the first threshold is the Hall element E(N ⁇ 1).
- the calculation unit 30 replaces the Hall element E(N) described with reference to FIG. (N-2), and the Hall element E(N+1) is read as the Hall element E(N). Then, the calculation unit 30 calculates the incremental position values Q 5 (N ⁇ 2), Q 5 (N ⁇ 1), Q 5 (N) in FIG. 9 and the incremental position value Q 6 (N ⁇ 2 in FIG. ), Q 6 (N ⁇ 1), and Q 6 (N), the right end boundary line D2 can be similarly determined.
- ⁇ Q between Hall elements E(N ⁇ 1) and E(N) and ⁇ Q between Hall elements E(N) and E(N+1) may have different values.
- the Hall element E(N ⁇ Q between Hall elements E(N) and E(N+1) are different from ⁇ Q between Hall elements E(N) and E(N+1).
- FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for calculating the positional relationship between the mover and the stator by the absolute position detection device according to the second embodiment.
- the calculation unit 30 selects one of the two Hall elements 13 between which the right end boundary line D2 of the magnetic field distortion exists as the reference Hall element (step S200).
- the reference Hall element is an example of the reference detection element.
- the calculation unit 30 adds the value Q of the incremental position detected by the Hall element 13 corresponding to the first detection element among the three Hall elements 13 when detecting the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 25 to the value Q described above.
- a second incremental comparison value obtained by adding the correction value ⁇ Q calculated by equation (4) is compared with QMAX, which is the maximum value of the incremental position.
- the calculation unit 30 calculates a third incremental comparison value for comparison with the third threshold in step S202 (step S201).
- step S201 if the second incremental comparison value is less than QMAX (Q+ ⁇ Q ⁇ QMAX), the calculation unit 30 sets Q+ ⁇ Q as the third incremental comparison value.
- the second incremental comparison value is equal to or greater than QMAX (Q+ ⁇ Q ⁇ QMAX)
- the calculation unit 30 sets Q as the third incremental comparison value.
- the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value calculated in step S201 with the third threshold (step S202).
- the third threshold is a threshold set for selecting a function when calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the third threshold value may be set to the value of the length from the end of the magnet to the boundary line of magnetic field distortion in the magnet 25 .
- the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet 25 varies depending on the strength of the magnetic field generated by the magnetized pair of the magnet 25, so the third threshold may be set according to the magnetized pair used.
- the boundary line of magnetic field distortion in the magnet 25 is the point where the magnetic field strength distribution of the magnet 25 starts to deviate from the sine wave, like the boundary line of magnetic field distortion in the magnet 23 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 shown in the following equations (7) to (9).
- a function for calculating the position is selected (step S203).
- the following equations (7) to (9) are based on the incremental position value of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, the element distance DA, and the magnetization pitch DB. It is a formula for calculating the position of the detection element with respect to the part position.
- the calculation unit 30 confirms whether or not the reference hall element selected in step S200 is the hall element 13 that detects information corresponding to the magnetic field intensity including the distortion of the magnetic field.
- the calculation unit 30 selects one of the following expressions (7) to (9) by confirming whether or not the third incremental comparison value calculated in step S201 exceeds the third threshold.
- Equation (7) is selected when the value of the incremental position detected by the reference Hall element does not include distortion of the magnetic field and the third incremental comparison value is less than the third threshold in the comparison in step S202. be done.
- Equation (8) expresses that if the value of the incremental position detected by the reference Hall element does not contain the distortion of the magnetic field and the third incremental comparison value exceeds the third threshold in the comparison in step S202, Alternatively, it is selected when the value of the incremental position detected by the reference Hall element includes distortion of the magnetic field and the third incremental comparison value does not exceed the third threshold in the comparison in step S202.
- Equation (9) is calculated when the value of the incremental position detected by the reference Hall element includes distortion of the magnetic field and the third incremental comparison value exceeds the third threshold in the comparison in step S202. selected.
- Position of Hall element 13 Q + DB x ((number of separation from reference detection element + 2) x DA/DB) (7)
- Equation (7) the calculation result of "(the number of distances from the reference detection element + 2) x DA/DB" is rounded down to the nearest whole number and treated as an integer.
- Position of Hall element 13 Q + DB x ((number of separation from reference detection element + 1) x DA/DB) (8)
- equation (8) the calculation result of "(the number of distances from the reference detection element + 1) x DA/DB" is rounded down to the nearest whole number and treated as an integer.
- Position of Hall element 13 Q + DB x ((number of separation from reference detection element) x DA/DB) (9)
- the calculation result of "(number of distances from the reference detection element) x DA/DB" is treated as an integer by truncating all decimal places.
- the position of the Hall element 13 is the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- Q is the value of the incremental position detected by the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 25 is to be calculated.
- DA is the distance between elements.
- DB is the magnetization pitch.
- the distance from the reference detection element indicates the number of the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 25 is calculated, counting from the reference detection element. For example, taking the Hall element 13 shown in FIG. 7 as an example, when the Hall element E(N) is used as the reference Hall element (reference detection element), the Hall element E(N ⁇ 1) and the Hall element E(N+1) The number of separations from the reference sensing element is "1".
- the distance of the Hall element E(N-2) from the reference detection element is "2".
- the distance from the reference detection element in the Hall element 13 whose position relative to the end position of the magnet 25 is to be calculated can be obtained from the coordinates of each Hall element 13 stored in the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using one of the above equations (7) to (9) selected in step S203 (step S204). Specifically, the calculation unit 30 detects the magnetic field intensity from the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity, among the Hall elements 13 in the detection element group 12A including the Hall element 13 used as the reference Hall element. Receive corresponding information. The calculation unit 30 acquires from the storage unit 31 the coordinates of the Hall element 13 detecting information corresponding to the received magnetic field strength and the coordinates of the Hall element 13 used as the reference Hall element.
- the coordinates of the Hall element 13 used as the reference Hall element are the first element coordinates, and the coordinates of the Hall element 13 serving as the third detection element among the Hall elements 13 are the second element coordinates. Furthermore, the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the incremental position in each Hall element 13 based on the information corresponding to the magnetic field intensity received from each Hall element 13 . It should be noted that the calculation unit 30 can omit the calculation of the incremental position when the incremental position is received as the information corresponding to the magnetic field intensity. Based on the acquired coordinates of the Hall elements 13, the calculation unit 30 calculates the distance of each Hall element 13 from the reference Hall element. The number of distances of each Hall element 13 from the reference Hall element can be stored in the storage unit 31 in advance. Calculation of the number of separations from the element can be omitted.
- the calculation unit 30 converts the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 into the value of the incremental position of the target Hall element 13, the number of separations from the reference Hall element, the inter-element distance DA, and the magnetization pitch DB. Based on this, it is calculated using one of the selected formulas (7) to (9).
- the calculation unit 30 calculates the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 based on the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 calculated in step S204 and the length of the magnet 25 in the movement direction. (Step S205). In this case, the calculation unit 30 acquires and uses the value stored as the magnet length in the storage unit 31 as the length in the moving direction of the magnet 25 .
- the reference Hall element is either Hall element E(N) or Hall element E(N+1).
- the reference Hall element is the Hall element E(N) and when the reference Hall element is the Hall element E(N+1), the mover 72 and the mover 72 of the absolute position detection device 1B according to the second embodiment will be described below. Calculation processing of the positional relationship with the stator 71 will be specifically described.
- the Hall element E(N) is the first detection element
- the Hall element E(N+1) is the second detection element
- the Hall element E(N-1) and the Hall element E(N-2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 uses the incremental position value Q(N) of the Hall element E(N) and the correction value ⁇ Q in step S201 to calculate the first Calculate the incremental comparison value of 3. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison using the incremental position detected in E(N) is less than the third threshold.
- the Hall element E(N) does not include magnetic field distortion in the incremental position values it detects. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (7) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (7) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portion of the magnet 25 of each of the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element.
- the position of the Hall element 13 is calculated with respect to the position.
- the calculation for the three Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described with a specific example.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1). , E(N) from the reference Hall element.
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N-1) is "1"
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N) is "0”
- the Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "2".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element E(N-1) with respect to the end position of the magnet 25 using equation (7).
- the calculation unit 30 calculates a position 32 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 42 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 uses the incremental position value Q(N) of the Hall element E(N) and the correction value ⁇ Q in step S201 to calculate the Calculate the incremental comparison value of 3. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison using the incremental position detected in E(N) is less than the third threshold.
- the Hall element E(N+1) used as the reference Hall element includes magnetic field distortion in the value of the detected incremental position. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (8) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (8) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portions of the magnets 25 of the Hall elements 13 that detect information corresponding to the magnetic field intensity, among the detection element group 12A including the Hall element E(N+1) as the reference Hall element.
- a position relative to a position is calculated.
- a specific example of calculation for three Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1). , E(N) from the reference Hall element.
- Hall element E(N-1) is separated from the reference Hall element by "2”
- Hall element E(N) is separated from the reference Hall element by "1”
- Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "3".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element E(N-1) with respect to the end position of the magnet 25 using equation (8).
- the calculation unit 30 calculates a position 32 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 42 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 as the value of the incremental position of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element , and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 obtains position information of the hall element 13 with respect to the scale unit 20B based on the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 calculated in step S204 and the length of the magnet 25 in the moving direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the reference Hall element is either Hall element E(N) or Hall element E(N+1).
- the reference Hall element is the Hall element E(N) and when the reference Hall element is the Hall element E(N+1), the mover 72 and the mover 72 of the absolute position detection device 1B according to the second embodiment will be described below. Calculation processing of the positional relationship with the stator 71 will be specifically described.
- the Hall element E(N) is the first detection element
- the Hall element E(N+1) is the second detection element
- the Hall element E(N-1) and the Hall element E(N-2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 uses the incremental position value Q(N) of the Hall element E(N) and the correction value ⁇ Q in step S201 to calculate the first Calculate the incremental comparison value of 3. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison value using the incremental position detected in E(N) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N) does not include magnetic field distortion in the incremental position values it detects. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (8) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (8) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portion of the magnet 25 of each of the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element.
- a position relative to a position is calculated.
- a specific example of calculation for three Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1). , E(N) from the reference Hall element.
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N-1) is "1"
- the distance from the reference Hall element to the Hall element E(N) is "0”
- the Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "2".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates a position 28 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 38 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 uses the incremental position value Q(N) of the Hall element E(N) and the correction value ⁇ Q in step S201 to calculate the Calculate the incremental comparison value of 3. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set as the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison value using the incremental position detected in E(N) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N+1) used as the reference Hall element includes magnetic field distortion in the value of the detected incremental position. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (9) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (9) in accordance with step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portions of the magnets 25 of the Hall elements 13 that detect information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N+1) as the reference Hall element.
- a position relative to a position is calculated.
- a specific example of calculation for three Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N) will be described.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the computing unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-2), E(N-1), and E(N).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1), E(N) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1). , E(N) from the reference Hall element.
- Hall element E(N-1) is separated from the reference Hall element by "2”
- Hall element E(N) is separated from the reference Hall element by "1”
- Hall element E(N- The distance from the reference Hall element in 2) is "3".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates a position 28 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 1) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 38 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 as the incremental position value of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 obtains position information of the hall element 13 with respect to the scale unit 20B based on the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 calculated in step S204 and the length of the magnet 25 in the movement direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the reference Hall element is either Hall element E(N ⁇ 1) or Hall element E(N).
- Hall element E(N-1) is the first detection element
- Hall element E(N) is the second detection element
- Hall element E(N-2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position value Q(N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the correction value in step S201.
- the value ⁇ Q is used to calculate a third incremental comparison value.
- the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set by the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison using the incremental position detected in E(N-1) is less than the third threshold.
- the Hall element E(N ⁇ 1) used as the reference Hall element does not include magnetic field distortion in the detected incremental position value. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (7) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (7) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the magnet 25 of each Hall element 13 detecting information corresponding to the magnetic field strength among the detection element group 12A including the Hall element E(N ⁇ 1) as the reference Hall element.
- the position relative to the end position is calculated.
- the calculation for the three Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1) will be described with a specific example.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2) Calculate the distance from the reference Hall element for each of E(N-1).
- the number of separations of the Hall element E (N-2) from the reference Hall element is "1”
- the number of separations of the Hall element E (N-1) from the reference Hall element is "0”
- the Hall element E ( N-3) is separated from the reference Hall element by "2".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element E(N-2) with respect to the end position of the magnet 25 using the equation (7).
- the calculation unit 30 calculates a position 32 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 42 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 3) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 selects the Hall element E(N) as the reference Hall element when the right end position P2 of the magnet 25 exists at the position shown in FIG.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position value Q(N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the correction value ⁇ Q in accordance with step S201. is used to calculate a third incremental comparison value. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set by the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison using the incremental position detected in E(N-1) is less than the third threshold.
- the Hall element E(N) used as the reference Hall element includes magnetic field distortion in the value of the detected incremental position. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (8) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (8) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portion of the magnet 25 of each of the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element.
- a position relative to a position is calculated.
- a specific example of calculation for the three Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1) will be described.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2) Calculate the distance from the reference Hall element for each of E(N-1).
- the distance from the reference Hall element of the Hall element E (N-2) is "2”
- the distance from the reference Hall element of the Hall element E (N-1) is "1”
- the Hall element E ( N-3) has a distance of "3" from the reference Hall element.
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element E(N-2) with respect to the end position of the magnet 25 using equation (8).
- the calculation unit 30 calculates a position 32 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 2) with respect to the end position of the magnet 25 . Further, the calculation unit 30 calculates a position 42 mm leftward from the right end position P2 as the position of the Hall element E(N ⁇ 3) with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 as the incremental position value of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 obtains position information of the hall element 13 with respect to the scale unit 20B based on the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 calculated in step S204 and the length of the magnet 25 in the movement direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the reference Hall element is either Hall element E(N ⁇ 1) or Hall element E(N).
- Hall element E(N-1) is the first detection element
- Hall element E(N) is the second detection element
- Hall element E(N-2) is the third detection element.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position value Q(N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the correction value in step S201.
- the value ⁇ Q is used to calculate a third incremental comparison value.
- the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set by the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25.
- a third incremental comparison value using the incremental position detected at E(N-1) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N ⁇ 1) used as the reference Hall element does not include magnetic field distortion in the detected incremental position value. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (8) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (8) according to step S204.
- the calculation unit 30 detects the magnet 25 of each Hall element 13 detecting information corresponding to the magnetic field strength among the detection element group 12A including the Hall element E(N ⁇ 1) as the reference Hall element.
- the position relative to the end position is calculated.
- the calculation for the three Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1) will be described with a specific example.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2) Calculate the distance from the reference Hall element for each of E(N-1).
- the number of separations of the Hall element E (N-2) from the reference Hall element is "1”
- the number of separations of the Hall element E (N-1) from the reference Hall element is "0”
- the Hall element E ( N-3) is separated from the reference Hall element by "2".
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the incremental position value Q(N ⁇ 1) of the Hall element E(N ⁇ 1) and the correction value ⁇ Q in step S201. is used to calculate a third incremental comparison value. Then, the calculation unit 30 compares the third incremental comparison value and the third threshold according to step S202.
- the third threshold value is set by the value of the length from the right end position P2 of the magnet 25 to the boundary line (right end boundary line D2) of the magnetic field distortion in the magnet 25. A third incremental comparison value using the incremental position detected at E(N-1) exceeds the third threshold.
- the Hall element E(N) used as the reference Hall element includes magnetic field distortion in the value of the detected incremental position. Therefore, the calculation unit 30 selects formula (9) according to step S203.
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 using Equation (9) in accordance with step S204.
- the calculation unit 30 detects the end portion of the magnet 25 of each of the Hall elements 13 detecting information corresponding to the magnetic field intensity among the detection element group 12A including the Hall element E(N) as the reference Hall element.
- a position relative to a position is calculated.
- a specific example of calculation for the three Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1) will be described.
- an example in which the inter-element distance DA is 10 mm and the magnetization pitch DB is 20 mm will be described.
- the calculation unit 30 calculates the incremental position values of the Hall elements E(N-3), E(N-2), and E(N-1).
- the calculation unit 30 acquires the coordinates of the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2), E(N ⁇ 1) from the storage unit 31, and stores the Hall elements E(N ⁇ 3), E(N ⁇ 2) Calculate the distance from the reference Hall element for each of E(N-1).
- the distance from the reference Hall element of the Hall element E (N-2) is "2”
- the distance from the reference Hall element of the Hall element E (N-1) is "1”
- the Hall element E ( N-3) has a distance of "3" from the reference Hall element.
- the calculation unit 30 acquires the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB from the storage unit 31 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 as the incremental position value of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the calculation unit 30 obtains position information of the hall element 13 with respect to the scale unit 20B based on the position of the hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 calculated in step S204 and the length of the magnet 25 in the movement direction. , is calculated as the positional relationship between the mover 72 and the stator 71 .
- the calculation unit 30 calculates the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 as the incremental position value of the target Hall element 13, the distance from the reference Hall element, It is calculated based on the inter-element distance DA and the magnetization pitch DB. Therefore, the calculation unit 30 can calculate the same result as the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 .
- the absolute position detection device 1B corrects the incremental position value using ⁇ Q according to the relationship between the element distance DA and the magnetization pitch DB, and calculates the incremental difference based on the corrected incremental position value. is calculated, and it is determined whether or not the boundary line of the magnetic field distortion in the magnet is positioned between the Hall elements 13 . Therefore, the absolute position detection device 1B can obtain the same effects as the absolute position detection device 1A.
- the absolute position detection device 1B can detect the absolute position of the scale portion 20B with fewer N pole magnets 24N and S pole magnets 24S than the absolute position detection device 1A.
- the absolute position detection device 1B selects the reference Hall element in step S200 in the process of calculating the positional relationship between the mover 72 and the stator 71. If the element 13 is determined, step S200 may be omitted. For example, the absolute position detection device 1B detects an incremental A Hall element 13 whose position value does not include magnetic field distortion may be set as the reference Hall element.
- the absolute position detection apparatus 1B performs the processes of steps S200 to S203 to Although the function for calculating the position is selected, the reference Hall element and the function for calculating the position of the Hall element 13 with respect to the end position of the magnet 25 may be determined in advance. In this case, the absolute position detection device 1B can omit the processes of steps S200 to S203.
- Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
- FIG. in the third embodiment a light receiving/emitting element is used instead of the Hall element 13, and a reflector is used instead of the magnet 23 to acquire position information such as an incremental position.
- FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the absolute position detection device according to the third embodiment. Among the constituent elements in FIG. 13, constituent elements that achieve the same functions as those of the absolute position detecting device 1A of the first embodiment shown in FIG.
- the absolute position detection device 1C is joined to a moving mechanism having a mover 72 and a stator 71, like the absolute position detection devices 1A and 1B. That is, the absolute position detection system of Embodiment 3 has an absolute position detection device 1C and a movement mechanism.
- the absolute position detection device 1C includes a scale portion 20C instead of the scale portion 20A and a sensor portion 50 instead of the sensor portion 10.
- the sensor section 50 has a detection element group 12B instead of the detection element group 12A, as compared with the sensor section 10 .
- the detection element group 12B has light receiving/emitting elements 14 instead of the Hall elements 13 .
- the light receiving/emitting element 14 is an element having a light receiving element and a light emitting element, and performs light emission and light reception such as laser light. Note that the light receiving element and the light emitting element may be configured separately.
- the scale section 20C has a reflector 27 instead of the magnet 23, as compared with the scale section 20A.
- the top and bottom surfaces of reflector 27 have the same size as the top and bottom surfaces of magnet 23 .
- a reflecting portion 41 and a transmitting portion 42 which will be described later, are formed up to the extreme end portion of the reflecting plate 27 in the x direction. Therefore, the extreme end of the reflector 27 in the x direction corresponds to the extreme end of the magnet 23 in the x direction.
- a portion of the reflector 27 where the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 are formed is a first member used for position detection.
- the detection element group 12B is arranged at the same position as the detection element group 12A. Therefore, the distance between adjacent detection element groups 12B on the printed circuit board 11 is equal to or less than the x-direction width of the reflector 27 of the scale section 20C.
- FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a reflector included in the absolute position detection device according to the third embodiment.
- the reflector 27 has a reflective portion 41 and a transmissive portion 42 .
- a plurality of reflecting portions 41 and transmitting portions 42 are arranged alternately in the x direction. That is, the reflecting plate 27 has a plurality of pairs of reflecting portions 41 and transmitting portions 42 .
- the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 are an output pair for producing mutually different outputs.
- the reflectors 27 are arranged such that pairs of outputs for producing mutually different outputs are alternately arranged.
- the storage unit 31 stores the reflector length.
- the dimension in the x direction of the region of the reflector 27 where the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 are formed is the length of the reflector.
- the reflector 27 has four types of reflecting portions 41 and four types of transmitting portions 42 .
- the x-direction dimension of the reflecting portion 41 and the x-direction dimension of the transmitting portion 42 are the same.
- the dimension in the x direction of the first reflective portion 41 arranged in the x direction is the same as the dimension in the x direction of the transmissive portion 42 .
- each dimension in the x direction of the first stage reflecting portion 41 and transmitting portion 42 aligned in the x direction is a dimension Lx
- each dimension in the x direction of the second stage reflecting portion 41 and transmitting portion 42 aligned in the x direction is 2Lx.
- each dimension in the x direction of the third stage reflecting portion 41 and the transmitting portion 42 aligned in the x direction is 3Lx
- the fourth stage reflecting portion 41 and the transmitting portion 42 aligned in the x direction have x
- Each dimension in the direction is 4Lx.
- the dimension Lx corresponds to the magnetization pitch DB.
- the reflector 27 may have three or less types of reflecting portions 41 and transmitting portions 42, or may have five or more types of reflecting portions 41 and transmitting portions 42.
- a combination of one reflecting portion 41 in the reflecting plate 27 and a transmitting portion 42 adjacent to this one reflecting portion 41 in the x direction corresponds to a magnetized pair of the magnets 23 .
- the combination of the transmissive portion 42 and the reflective portion 41 arranged adjacent to each other in the x-direction corresponds to the combination of the N-pole magnet 22N and the S-pole magnet 22S. Therefore, the total dimension in the x direction of one transmissive portion 42 and one reflective portion 41 arranged adjacent to each other in the x direction corresponds to the magnetization pitch DB.
- the reflector 27 reflects the light from the light emitting/receiving element 14 at the reflecting portion 41 and transmits the light at the transmitting portion 42 , thereby transmitting information corresponding to the position of the reflecting plate 27 on the printed circuit board 11 to the light emitting/receiving element 14 .
- the light reflected by the reflector 27 is the position correspondence information that is information corresponding to the position of the reflector 27 .
- the calculation unit 30 can generate an incremental position corresponding to the position of the reflector 27 on the printed circuit board 11 .
- the reflecting plate 27 has a width in the x direction of the reflecting portion 41 and the transmitting portion 42 arranged near the end portion of the reflecting plate 27, which is equal to the width in the x direction of the reflecting portion 41 and the transmitting portion 42 arranged in the central portion.
- the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 are configured to be larger than the width of the . That is, the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 arranged near the end portion of the reflector 27 are distorted in width in the x direction compared to the reflective portion 41 and the transmissive portion 42 arranged in the central portion. there is This distortion corresponds to the incremental position distortion at the magnet ends.
- the light receiving/emitting element 14 detects information corresponding to the light intensity instead of information corresponding to the magnetic field intensity, and sends the detected information to the calculation unit 30 .
- information corresponding to light intensity is a voltage value corresponding to light intensity.
- the calculation unit 30 calculates position information of the light emitting/receiving element 14 with respect to the scale portion 20C of the light emitting/receiving element 14 based on information corresponding to the light intensity from the light emitting/receiving element 14 . That is, upon receiving information such as a voltage value corresponding to the light intensity, the calculation unit 30 calculates the light intensity (signal intensity) based on this information, and calculates the incremental position based on the light intensity.
- the light receiving/emitting element 14 may detect the light intensity.
- the calculation unit 30 acquires the light intensity from each light emitting/receiving element 14 without calculating the light intensity.
- the light emitting/receiving element 14 may detect the incremental position. In this case, the calculation unit 30 acquires the incremental position from each light emitting/receiving element 14 without calculating the incremental position.
- the calculation unit 30 of the third embodiment determines the right end positions P1, P2 or the left end position by the same determination method as the calculation unit 30 of the first and second embodiments. For example, the calculation unit 30 compares the incremental position values or the light intensities of the adjacent light emitting/receiving elements 14, and determines whether the difference in the incremental position values or the light intensities is equal to or greater than a specific value. It is determined between which of the light emitting/receiving elements 14 the end of 27 is positioned.
- the calculation unit 30 calculates light reception/emission for the scale part 20C. Position information of the element 14 is calculated.
- the calculation unit 30 calculates the total dimension in the x direction of one transmission unit 42 and one reflection unit 41 that are arranged adjacent to each other in the x direction, The incremental difference is corrected by the correction value of ⁇ Q according to the relationship with the distance DA. The calculation unit 30 determines whether or not the edge of the reflector 27 is positioned between the light emitting/receiving elements 14 based on the corrected incremental difference.
- the absolute position detecting device 1C detects the absolute position of the scale portion 20C based on the incremental difference between the light emitting/receiving elements 14, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained. Obtainable.
- the hardware configuration of the information processing device 3 will be described. Since the information processing apparatus 3 of Embodiments 1 to 3 have the same hardware configuration, the hardware configuration of the information processing apparatus 3 of Embodiment 1 will be described here.
- FIG. 15 is a diagram showing a hardware configuration example that implements the information processing apparatus according to the first embodiment.
- the information processing device 3 can be realized by an input device 94 , a processor 91 , a memory 92 and an output device 93 .
- An example of the processor 91 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, DSP (Digital Signal Processor)) or system LSI (Large Scale Integration).
- Examples of the memory 92 are RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory). Information processing by the processor 91 corresponds to information processing by the calculation unit 30 .
- the information processing device 3 is realized by the processor 91 reading and executing a computer executable computer program for executing the operation of the information processing device 3 stored in the memory 92 . It can also be said that the computer program, which is a program for executing the operation of the information processing device 3 , causes a computer to execute the procedure or method of the information processing device 3 .
- the computer program executed by the information processing device 3 has a module configuration including the calculation unit 30, which is loaded onto the main storage device and generated on the main storage device.
- the input device 94 receives information sent from the Hall element 13 and sends it to the processor 91 .
- the memory 92 stores the first threshold value, the second threshold value, the magnet length, the inter-group distance DC, the inter-element distance DA, the magnetization pitch DB, the element coordinates which are the coordinates of the Hall element 13, and the like. Also, the memory 92 is used as a temporary memory when the processor 91 executes various processes.
- the output device 93 outputs the positional information of the Hall element 13 with respect to the scale portion 20A calculated by the calculation portion 30 to a display device or the like.
- the computer program may be stored in a computer-readable storage medium in an installable or executable format and provided as a computer program product. Also, the computer program may be provided to the information processing device 3 via a network such as the Internet. It should be noted that the functions of the information processing device 3 may be partly realized by dedicated hardware such as a dedicated circuit, and partly realized by software or firmware.
- 1A to 1C absolute position detection device 3 information processing device, 10, 50 sensor section, 11 printed circuit board, 12A, 12B detection element group, 13 hall element, 14 light receiving and emitting element, 20A to 20C scale section, 21 base material, 22N , 24 N N pole magnet, 22 S, 24 S S pole magnet, 23, 25 magnet, 27 reflection plate, 30 calculation unit, 31 storage unit, 41 reflection unit, 42 transmission unit, 71 stator, 72 mover, 91 processor, 92 Memory, 93 output device, 94 input device, 100A, 100B absolute position detection system.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
絶対位置検出装置が、出力が交互になるように配置された第1の部材を有するとともに可動子または固定子に配置されたスケール部と、スケール部の移動方向に第1の間隔で配置されて第1の部材に対応する位置対応情報を検出する検出素子が配置されたセンサ部と、隣接する第1および第2の検出素子で検出された位置対応情報に対応する値の比較結果に基づいて、出力の歪み境界位置を検出し、検出に用いた第1および第2の検出素子の一方のセンサ部における素子座標、第3の検出素子のセンサ部における素子座標、第1の間隔、出力対の移動方向における長さ、および第3の検出素子で検出された位置対応情報に対応する値に基づいて、第1の部材の移動方向の端部位置に対する第3の検出素子の位置を算出し、算出した位置と第1の部材の移動方向の長さとに基づいて可動子と固定子との間の位置関係を算出する演算部とを備える。
Description
本開示は、可動子と固定子との間の位置関係を検出する絶対位置検出装置および絶対位置検出方法に関する。
リニアモータなどの可動子を移動させる移動機構は、可動子または固定子に接合された位置検出用部材の位置を検出する位置検出装置を用いて、可動子と固定子との間の位置関係を検出している。この位置検出装置の1つに、位置検出用部材として磁石を用いた装置がある。位置検出用部材として磁石を用いた位置検出装置は、磁力を検出する検出素子が特定の間隔で可動子の移動経路に沿って配置され、検出素子が位置検出用部材の磁気強度を測定することで、位置検出用部材として磁石の位置を検出している。
例えば、特許文献1のリニアモータでは、ベース部材に配置された検出素子の配置座標を格納したテーブル情報と、磁場強度に対応するストローク位置を格納したテーブル情報とが、予め登録されている。特許文献1のリニアモータは、可動子の位置を検出するために、検出素子の配置座標に、検出素子が取得した磁場強度に対応するストローク位置を加算することとしている。
しかしながら、上記特許文献1の技術では、検出素子の配置間隔が、磁場強度が単調変化する区間よりも広くなると検出素子が取得した1つの磁場強度が複数のストローク位置に対応してしまうので、検出素子の配置の最大間隔は、磁場強度が単調変化する区間以下に限定されてしまう。すなわち、検出素子の配置の最大間隔は、可動子の着磁ピッチ幅以下に限定されてしまう。このため、上記特許文献1の技術では、検出素子の配置間隔が着磁ピッチ幅よりも長くなるような隙間が空かないように、検出素子を可動子の全移動経路に沿って配置する必要があり、多数の検出素子が必要になるという問題があった。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、少ない検出素子で、可動子と固定子との間の位置関係を検出することができる絶対位置検出装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の絶対位置検出装置は、互いに異なる出力を行うための出力対を異なる出力が交互になるように配置された第1の部材を有するとともに可動子または固定子に配置されたスケール部を備える。また、本開示の絶対位置検出装置は、スケール部の移動方向に第1の間隔で配置されて第1の部材の位置に対応する位置対応情報を検出する検出素子を複数有した検出素子群が、スケール部の移動方向に第2の間隔で配置されたセンサ部を備える。また、本開示の絶対位置検出装置は、検出素子のうちの第1の検出素子で検出された位置対応情報に対応する第1の値と、第1の検出素子を含んだ検出素子群内で第1の検出素子に隣接する第2の検出素子で検出された位置対応情報に対応する第2の値とを比較し、比較結果に基づいて、出力の強度分布が移動方向でずれ始める位置である歪み境界位置を検出する演算部を備える。演算部は、歪み境界位置の検出に用いた第1の検出素子および第2の検出素子の何れか一方を基準検出素子とした場合に、基準検出素子のセンサ部における位置である第1の素子座標、検出素子のうち基準検出素子を含んだ検出素子群に含まれる第3の検出素子のセンサ部における位置である第2の素子座標、第1の間隔、出力対の移動方向における長さである第3の間隔、および第3の検出素子で検出された位置対応情報に対応する第3の値に基づいて、第1の部材の移動方向の端部の位置である端部位置に対する第3の検出素子の位置を算出する。また、演算部は、端部位置に対する第3の検出素子の位置と第1の部材の移動方向の長さとに基づいて可動子と固定子との間の位置関係を算出する。
本開示にかかる絶対位置検出装置は、少ない検出素子で、可動子と固定子との間の位置関係を検出することができるという効果を奏する。
以下に、本開示の実施の形態にかかる絶対位置検出装置および絶対位置検出方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置の構成を示す図である。図1では、絶対位置検出装置1Aの構造を斜視図で模式的に示している。絶対位置検出装置1Aを備えた絶対位置検出システムは、移動機構として、固定子(後述する固定子71)および可動子(後述する可動子72)を備えている。絶対位置検出装置1Aは、可動子72と固定子71との間の位置関係を検出する。移動機構の例は、リニアモータ、リニアトラックなどである。
図1は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置の構成を示す図である。図1では、絶対位置検出装置1Aの構造を斜視図で模式的に示している。絶対位置検出装置1Aを備えた絶対位置検出システムは、移動機構として、固定子(後述する固定子71)および可動子(後述する可動子72)を備えている。絶対位置検出装置1Aは、可動子72と固定子71との間の位置関係を検出する。移動機構の例は、リニアモータ、リニアトラックなどである。
絶対位置検出装置1Aは、センサ部10と、スケール部20Aと、情報処理装置3とを具備している。センサ部10は、矩形状の板状の部材を用いて構成されたプリント基板11と、複数のホール素子13からなる検出素子群12Aとを有している。センサ部10は、情報処理装置3に接続されている。
情報処理装置3は、演算部30と、記憶部31とを備えている。演算部30は、センサ部10および記憶部31に接続されている。スケール部20Aは、板状の部材を用いて構成されたベース材21と、位置検出に用いられる第1の部材である磁石23とを有している。
以下では、プリント基板11の上面と平行な面内の2つの軸であって互いに直交する2つの軸をx軸およびy軸とする。また、x軸およびy軸に直交する軸をz軸とする。プリント基板11の長手方向がx方向であり、短手方向がy方向である。また、プリント基板11の上面側およびセンサ部10の上面側がプラスz方向であり、プリント基板11の底面側およびセンサ部10の底面側がマイナスz方向である。
絶対位置検出装置1Aでは、センサ部10が固定され、スケール部20Aの底面がセンサ部10の上面に対向した状態でスケール部20Aが移動する。なお、絶対位置検出装置1Aでは、スケール部20Aが固定され、センサ部10がスケール部20Aに対向した状態でセンサ部10が移動してもよい。
センサ部10が固定され、スケール部20Aが移動する場合、固定子71はセンサ部10の底面側であるマイナスz方向に配置され、可動子72はスケール部20Aの上面側であるプラスz方向に配置される。この場合、スケール部20Aが可動子72とともに移動する。
スケール部20Aが固定され、センサ部10が移動する場合、固定子71はスケール部20Aの上面側であるプラスz方向に配置され、可動子72はセンサ部10の底面側であるマイナスz方向に配置される。この場合、センサ部10が可動子72とともに移動する。
移動機構がリニアトラックである場合、固定子71は、例えばセンサ部10の底面側に配置され、可動子72は、スケール部20Aの上面側に配置される。移動機構がリニアモータである場合、固定子71は、例えばスケール部20Aの上面側に配置され、可動子72は、センサ部10の底面側に配置される。
固定子71および可動子72は、対向するように配置されており、可動子72は、固定子71に沿って移動する。以下では、スケール部20Aがプラスx方向に向かってセンサ部10上を移動する場合について説明する。すなわち、スケール部20Aの上面側に可動子72が配置されており、可動子72が、センサ部10の底面側に配置された固定子71に沿って移動する。スケール部20Aと可動子72とは接合されており、一体となって移動する。また、センサ部10および固定子71は、何れも特定位置に固定されている。
1つの検出素子群12Aは、複数のホール素子13で構成されている。ホール素子13は、磁石23の位置に応じた磁場強度(信号強度)に対応する情報を検出する磁力検出素子である。ホール素子13は、検出した磁場強度に対応する情報を演算部30に送る。磁場強度に対応する情報の例は、磁場強度に対応する電圧値などの情報である。
ホール素子13のうちの特定のホール素子13を第1のホール素子(検出素子)とすると、この第1のホール素子を含んだ検出素子群12A内でx方向に沿って第1のホール素子に隣接する2つのホール素子13が、第2のホール素子(検出素子)および第3のホール素子(検出素子)である。
1つの検出素子群12Aに含まれる各ホール素子13は、スケール部20Aの移動方向(x方向)であるキャリッジ移動方向に沿って一定間隔でプリント基板11の上面に配置されている。また、プリント基板11上には、特定の間隔を空けて複数の検出素子群12Aが配置されている。プリント基板11上で隣接する検出素子群12Aと検出素子群12Aとの間の間隔である群間距離DCは、スケール部20Aが備える磁石23のx方向の寸法以下である。また、群間距離DCは、1つの検出素子群12A内での隣接するホール素子13間の距離よりも長い。ホール素子13の配置間隔が第1の間隔であり、検出素子群12Aの配置間隔が第2の間隔である。
スケール部20Aが備える磁石23は、ベース材21の底面に配置されている。磁石23は、x方向にN極磁石とS極磁石とが交互に複数ずつ並べられて構成されている。すなわち、磁石23は、N極とS極とがペアとなった着磁対を複数ペア有している。N極磁石とS極磁石とは、互いに異なる出力を行う磁石である。磁石23は、互いに異なる出力を行うための着磁対を異なる出力が交互になるように配置されている。また、磁石23のx方向の長さである磁石長は既知であるものとする。なお、着磁対は出力対の一例に相当する。
記憶部31は、磁石長を記憶しておく。また、記憶部31は、後述する二乗和の閾値(以下、第1閾値という場合がある)を記憶しておく。また、記憶部31は、後述するインクリメンタル差の閾値(以下、第2閾値という場合がある)を記憶しておく。また、記憶部31は、後述する関数選択の閾値(以下、第3閾値という場合がある)を記憶しておく。また、記憶部31は、実際の磁石23の端部(以下、磁石端部という場合がある)から磁石23内の、後述する磁場歪みの境界線(境界位置)までの長さの値を記憶しておく。また、記憶部31は、群間距離DC、後述する素子間距離DA、および着磁ピッチDBを記憶しておく。さらに、記憶部31は、各ホール素子13の座標を記憶しておく。ここで、ホール素子13の座標とは、例えば、プリント基板11上に配置されている検出素子群12Aの数情報、複数の検出素子群12Aのそれぞれに割り振られた番号情報、検出素子群12Aを構成するホール素子13の数情報、検出素子群12A内での複数のホール素子13のそれぞれに割り振られた番号情報等である。
演算部30は、ホール素子13から送られてくる情報に基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出する。スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報が、可動子72と固定子71との位置関係に対応する情報である。
演算部30が算出する位置情報は、各ホール素子13における磁場強度、または磁場強度に対応するインクリメンタル位置である。演算部30は、磁場強度に対応する電圧値などの情報を受け付けると、この情報に基づいて磁場強度を算出し、磁場強度に基づいてインクリメンタル位置を算出する。
なお、各ホール素子13が磁場強度を検出してもよい。この場合、演算部30は、磁場強度を算出することなく、各ホール素子13から磁場強度を取得する。また、各ホール素子13がインクリメンタル位置を検出してもよい。この場合、演算部30は、インクリメンタル位置を算出することなく、各ホール素子13からインクリメンタル位置を取得する。
演算部30が、第1のホール素子で検出された磁場強度に対応する情報に基づいて算出した第1のホール素子での位置情報が第1の位置情報(第1の値)である。また、演算部30が、第2のホール素子で検出された磁場強度に対応する情報に基づいて算出した第2のホール素子での位置情報が第2の位置情報(第2の値)である。さらに、演算部30が、第3のホール素子で検出された磁場強度に対応する情報に基づいて算出した第3のホール素子での位置情報が第3の位置情報(第3の値)である。また、演算部30は、ホール素子13における磁場強度の二乗和を算出する。
インクリメンタル位置は、移動の開始位置を起点にした場合の移動後の位置である。インクリメンタル位置は、インクリメンタル位置指令方式、すなわち相対番地方式の移動機構で用いられる。インクリメンタル位置は、移動機構の電源がオフの場合であっても記憶部31では保持する必要がない。
実施の形態1の演算部30は、隣接するホール素子13間の位置情報の差分(例えば、インクリメンタル差など)が特定値(第2閾値)以上となっているホール素子13のペア(ホール素子13間)を検出する。演算部30は、検出したホール素子13のペアのうちどちらかのホール素子13を基準ホール素子とする。演算部30は、ホール素子13のペアを検出した時点において、基準ホール素子の含まれる検出素子群12A内の磁場強度に対応する情報を検出している他のホール素子13から磁場強度に対応する情報を受信する。そして、演算部30は、ホール素子13から受信したそれぞれの磁場強度に対応する情報に基づいて、可動子72と固定子71との位置関係、すなわちスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出する。
なお、情報処理装置3は、センサ部10の一部として構成されていてもよいし、センサ部10とは独立して構成されていてもよい。
図2は、実施の形態1にかかる絶対位置検出システムの移動機構の構成を示す図である。図2では、絶対位置検出システム100Aの側面図を示している。なお、図2では、情報処理装置3の図示を省略している。図2では、右方向がプラスx方向であり、左方向がマイナスx方向である。図2に示すように、固定子71は、センサ部10の底面側に配置され、可動子72は、スケール部20Aの上面側に配置されている。
絶対位置検出システム100Aは、絶対位置検出装置1Aと、移動機構とを有している。絶対位置検出システム100Aが有する移動機構には、固定子71および可動子72が含まれている。磁石23では、N極磁石22NとS極磁石22Sとがx方向に交互に配置されている。
図3は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第1の図である。図4は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第2の図である。図3および図4では、プリント基板11および磁石23の側面図を示している。また、図3および図4では、説明の便宜上、プリント基板11の下側に磁石23を図示しているが、磁石23は、プリント基板11の上側を移動する。また、図3および図4では、スケール部20Aが発生させる磁力の磁場強度を示している。図3および図4では、右方向がプラスx方向であり、左方向がマイナスx方向である。
各ホール素子13は、スケール部20Aの位置に応じた磁場強度に対応する情報を検出し、磁場強度に対応する情報を演算部30に送る。演算部30は、各ホール素子13から送られてくる情報に基づいて、各ホール素子13での位置情報(インクリメンタル位置または磁場強度)を算出する。
以下では、隣接する、1つのN極磁石22Nと1つのS極磁石22Sとからなる1組の着磁対のx方向の長さを着磁ピッチDBという。着磁ピッチDBは、周期的に出てくるインクリメンタル位置の周期幅に対応している。なお、着磁ピッチDBは、第3の間隔の一例に相当する。
また、1つの検出素子群12A内での隣接するホール素子13間の距離を素子間距離DAという。すなわち、ホール素子13の配置間隔が素子間距離DAである。実施の形態1では、磁場強度に対応するインクリメンタル位置の周期幅である着磁ピッチDBと、素子間距離DAとが同じ長さである場合について説明する。
磁石23は、センサ部10で検出される磁力を出す。磁石23が出す磁力は、ホール素子13のうち磁石23に対向する位置にあるホール素子13で検出可能となっている。実施の形態1では、磁石23が出す磁力が、磁石23の位置に対応する情報である位置対応情報である。
ベース材21の底面に磁石23が配置されたスケール部20Aが、プラスx方向に移動すると、z方向で磁石23に対向するホール素子13が磁場強度に対応する情報を検出する。各ホール素子13は、磁石23が通過している間は磁場強度に対応する情報を検出でき、磁石23が通過し終えると磁場強度に対応する情報を検出できない。
ここでは、プリント基板11上に3つの検出素子群12Aが配置され、各検出素子群12Aが、9つのホール素子13を備えている場合について説明する。図3および図4では、スケール部20Aが、3つの検出素子群12Aのうちの右から2番目の検出素子群12A上に位置している状態を示している。
スケール部20Aが移動する場合、磁石23は、検出素子群12Aに含まれるホール素子13のうちの左側のホール素子13から順番にホール素子13上を移動していく。
以下では、N(Nは自然数)番目のホール素子13をホール素子E(N)と表記する。図3では、スケール部20Aが位置している検出素子群12Aに含まれるホール素子13のうち、左から6番目のホール素子13が、ホール素子E(N-1)である。また、左から7番目のホール素子13が、ホール素子E(N)であり、左から8番目のホール素子13が、ホール素子E(N+1)である。
図3では、磁石23の右端位置P1が、左から7番目のホール素子E(N)まで通過した状態を示している。この後、さらにスケール部20Aが移動すると、磁石23の右端位置P1が、8番目のホール素子E(N+1)に到達する。
図4では、図3と同様にスケール部20Aが位置している検出素子群12Aに含まれるホール素子13のうち、左から6番目のホール素子13が、ホール素子E(N-1)である。また、左から7番目のホール素子13が、ホール素子E(N)であり、左から8番目のホール素子13が、ホール素子E(N+1)である。
図4では、磁石23の右端位置P1が、左から8番目のホール素子E(N+1)まで到達した状態を示している。
磁石23の磁場強度分布は、正弦波である。すなわち、磁石23は、着磁対毎に正弦波の磁場強度分布を有している。この場合において、磁石23のx方向の両端部では磁場が歪む。
磁石23がプラスx方向に動くことによって、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置が変化する。演算部30は、各ホール素子13での磁場強度に基づいて、各ホール素子13でのインクリメンタル位置を算出する。
図3および図4では、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置1Aで算出されるインクリメンタル位置を説明するためのインクリメンタル位置の値の軌跡を記載している。図3では、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置の値をQ1(N-1),Q1(N),Q1(N+1)として示している。図4では、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置の値をQ2(N-1),Q2(N),Q2(N+1)として示している。図3および図4での横軸は、磁石23の位置xであり、縦軸はインクリメンタル位置である。
また、インクリメンタル位置の最大値の間隔は着磁ピッチDBに対応している。そして、インクリメンタル位置の波形は直角三角形の三角波である。1つの三角波が、0度~360度で示される1つのインクリメンタル位置に対応している。例えば、着磁ピッチDBが10mmである場合、1つの三角波の頂点が示すインクリメンタル位置は10mmということとなる。
図3に示したように、磁石23の右端位置が、図3中の右端位置P1である場合、ホール素子E(N-1)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しており、ホール素子E(N+1)では、磁石23のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報を検出している。
この後、図3において磁石23の右端位置P1がプラスx方向に移動していくと、ホール素子E(N-1)は、3つ目の着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置、4つ目の着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置を検出する。ホール素子E(N)、ホール素子E(N+1)についても、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の検出と同様に着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置を順次検出する。
また、図4に示したように、磁石23の右端位置が、図4の右端位置P1である場合、ホール素子E(N-1)では、3つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しており、ホール素子E(N)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているが、この1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報は、磁石23のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報も含んで検出される。
この後、図4において磁石23の右端位置P1がプラスx方向に移動していくと、ホール素子E(N-1)は、4つ目の着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置、5つ目の着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置を検出する。ホール素子E(N)、ホール素子E(N+1)についても、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の検出と同様に着磁対の磁場強度に対応するインクリメンタル位置を順次検出する。
可動子72が移動する場合には、図3および図4に示すように、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の検出が開始された後、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の検出が開始され、その後、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置の検出が開始される。
また、可動子72が移動する場合には、図3および図4に示すように、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の検出が終了した後、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の検出が終了し、その後、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置の検出が終了する。
絶対位置検出装置1Aは、可動子72の移動中であっても、停止中であっても可動子72と固定子71との間の位置関係に対応する情報を算出できる。
実施の形態1では、着磁ピッチDBと素子間距離DAとを同じ距離としている。このため、隣接するホール素子13間でインクリメンタル位置の波形が360度ずれる。換言すると、隣接するホール素子13間でインクリメンタル位置の三角波が1つだけずれている。例えば、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間でインクリメンタル位置の波形が360度ずれることとなり、ホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間でインクリメンタル位置の波形が360度ずれることとなる。
磁石23がプラスx方向に動くと、ホール素子13が検出するインクリメンタル位置の波形は、図3および図4に示すように、磁石端部で歪んだ波形となる。図3および図4では、インクリメンタル位置のうち、歪んだ波形となっている領域を磁場歪み領域MDとして図示している。実施の形態1では、演算部30が、磁石端部におけるインクリメンタル位置の歪みを利用して、磁石23の磁石端部の位置(端部位置)を検出する。
ホール素子13が磁石端部の歪んだ磁場を検出する位置でなければ、ホール素子13が検出するインクリメンタル位置の値は同じになる。一方、ホール素子13の何れかが、磁石端部の歪んだ磁場を検出する位置であれば、歪んだ磁場を検出するホール素子13のインクリメンタル位置の値は、磁場を検出している他のホール素子13のインクリメンタル位置の値と異なる値となる。これは、磁石端部の磁場の歪みにより磁石端部におけるインクリメンタル位置の波形は、他のインクリメンタル位置の波形と比較して歪んでいるからである。演算部30は、全てのホール素子13間に対し、隣接するホール素子13間のインクリメンタル位置の値を比較し、比較結果に基づいて、磁石端部が何れのホール素子13間に位置しているかを判定する。
図5は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置によるスケール部の磁石端部位置検出処理の処理手順を示すフローチャートである。磁石23の端部は上述のように磁石端部で磁場が歪んでいる。このため、本開示における磁石端部位置検出では、絶対位置検出装置1Aは、実際の磁石端部(例えば右端位置P1)を検出するに際し、磁石23内の磁場歪みの境界線(例えば、図3および図4に示す右端境界線D1)を検出した後、磁石端部位置を検出する。ここでは、演算部30が、ホール素子E(N)の外側に、磁石23の右端境界線D1が存在するか否かを判定する処理について説明する。すなわち、演算部30が、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間、またはホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間に、磁石23の右端境界線D1が存在するか否かを判定する処理について説明する。以下、ホール素子E(N)の外側に右端位置P1が存在する場合、言い換えれば、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間、またはホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間に磁石23の右端境界線D1が存在する場合とは、具体的には、以下の(C1)または(C2)の場合とする。
(C1)ホール素子E(N-1),E(N)間、またはホール素子E(N),E(N+1)間に、右端境界線D1が存在する場合
(C2)ホール素子E(N-1)に対向する位置、またはホール素子E(N+1)に対向する位置に、右端境界線D1が存在する場合
(C1)ホール素子E(N-1),E(N)間、またはホール素子E(N),E(N+1)間に、右端境界線D1が存在する場合
(C2)ホール素子E(N-1)に対向する位置、またはホール素子E(N+1)に対向する位置に、右端境界線D1が存在する場合
演算部30は、ホール素子E(N)が検出した磁場強度の二乗和を算出し、算出した二乗和が記憶部31で記憶している第1閾値以上であるか否かを判定する(ステップS10)。算出した二乗和が第1閾値未満である場合(ステップS10、No)、演算部30は、ホール素子E(N)の外側には右端境界線D1が無いと判定し、別のホール素子13の外側に磁石23の右端境界線D1が存在するか否かを判定する(ステップS50)。
算出した二乗和が第1閾値以上である場合(ステップS10、Yes)、演算部30は、隣接するホール素子13間でのインクリメンタル位置同士を比較する。つまり、演算部30は、隣接するホール素子13間でのインクリメンタル位置の差であるインクリメンタル差を算出する。ここで、図3で示した3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)と、それぞれのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置Q1(N-1),Q1(N),Q1(N+1)を用いて具体的に説明する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置Q1(N-1)と、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q1(N)との間のインクリメンタル差として、|Q1(N-1)-Q1(N)|を算出し、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q1(N)と、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置Q1(N+1)との間のインクリメンタル差として、|Q1(N)-Q1(N+1)|を算出する。すなわち、演算部30は、隣接するホール素子13間でのインクリメンタル差|Q1(N-1)-Q1(N)|,|Q1(N)-Q1(N+1)|を算出する(ステップS20)。演算部30は、算出したインクリメンタル差のそれぞれが、記憶部31で記憶している第2閾値以上であるか否かを判定する(ステップS30)。すなわち、演算部30は、|Q1(N-1)-Q1(N)|が第2閾値以上であるかを判定するとともに、|Q1(N)-Q1(N+1)|が第2閾値以上であるかを判定する。
算出したインクリメンタル差の全部が第2閾値未満である場合(ステップS30、No)、演算部30は、ホール素子E(N)の外側には右端境界線D1が無いと判定し、別のホール素子13の外側に磁石23の右端境界線D1が存在するか否かを判定する(ステップS50)。
算出したインクリメンタル差の何れかが第2閾値以上である場合(ステップS30、Yes)、演算部30は、インクリメンタル差に基づいて磁石端部を算出する(ステップS40)。すなわち、演算部30は、第2閾値以上となったインクリメンタル差に対応するホール素子13間に右端境界線D1が位置していると判定する。このように、演算部30は、第1のインクリメンタル位置と、第2のインクリメンタル位置との差分の絶対値が、特定値(第2閾値)以上となる素子間に右端境界線D1が位置していると判定する。そして、演算部30は、素子間距離DAと着磁ピッチDBの情報を基に、素子間距離DAと着磁ピッチDBとが同じであるため、インクリメンタル差が第2閾値を超えた側のホール素子13同士の間に右端境界線D1が位置していることから、磁石23の右端位置P1もインクリメンタル差が第2閾値を超えた側のホール素子13同士の間に位置していると判定する。
例えば、|Q1(N-1)-Q1(N)|が第2閾値以上である場合、演算部30は、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間に、右端境界線D1が存在すると判定する。また、|Q1(N)-Q1(N+1)|が第2閾値以上である場合、演算部30は、ホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間に、右端境界線D1が存在すると判定する。演算部30は、例えば、|Q1(N-1)-Q1(N)|および|Q1(N)-Q1(N+1)|のうち、何れか一方が0であり他方が0よりも大きな値である素子間に右端境界線D1があると判定する。
上述の説明では、図3に記載したホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)と、これらのホール素子13で検出されるインクリメンタル位置の値であるQ1(N-1),Q1(N),Q1(N+1)を用いて説明を行った。また、図4に記載したホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)とインクリメンタル位置の値Q2(N-1),Q2(N),Q2(N+1)を用いる場合でも図3の場合と同様に、右端境界線D1を判定することができる。
演算部30が右端境界線D1の存在する位置の判定の際に比較したインクリメンタル位置を検出する3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)は、ホール素子E(N)が第1の検出素子の一例であり、ホール素子E(N+1)が第2の検出素子の一例であり、ホール素子E(N-1)が第3の検出素子の一例である。つまり、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)は、スケール部20Aの移動方向に沿って隣り合うように配置された3つの検出素子の一例である。
なお、演算部30は、磁石23の右端境界線D1であるか磁石23の左端境界線であるかを判別するために、磁石端部位置検出処理で用いたスケール部20Aの移動方向に沿って隣り合うように配置された3つの検出素子のインクリメンタル位置を用いる。すなわち、演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値とホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置の値との差分の絶対値が、特定値(第2閾値)以上となる場合に、ホール素子E(N)の外側(プラスx方向)に、右端境界線D1が存在すると判定できる。言い換えれば、演算部30は、ホール素子E(N)に対して、プラスx方向に位置するホール素子E(N+1)とホール素子E(N)とが検出するインクリメンタル位置の値の差分の絶対値が第2閾値以上であり、ホール素子E(N)に対して、マイナスx方向に位置するホール素子E(N-1)とホール素子E(N)とが検出するインクリメンタル位置の値の差分の絶対値が第2閾値未満である場合に、ホール素子E(N)の外側(プラスx方向)に、右端境界線D1が存在すると判定できる。
また、演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値とホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値との差分の絶対値が、特定値(第2閾値)以上となる場合に、ホール素子E(N)の外側(マイナスx方向)に、左端境界線が存在すると判定してもよい。言い換えると、演算部30は、ホール素子E(N)に対して、マイナスx方向に位置するホール素子E(N-1)とホール素子E(N)とが検出するインクリメンタル位置の値の差分の絶対値が第2閾値以上であり、ホール素子E(N)に対して、プラスx方向に位置するホール素子E(N+1)とホール素子E(N)とが検出するインクリメンタル位置の値の差分の絶対値が第2閾値未満である場合に、ホール素子E(N)の外側(マイナスx方向)に、左端境界線が存在すると判定してもよい。
演算部30は、上述のように右端境界線D1を判定した場合、素子間距離DAおよび着磁ピッチDBの情報を基に、磁石23の右端位置P1を検出することができる。また、演算部30は、上述のように左端境界線を判定した場合も同様に、素子間距離DAおよび着磁ピッチDBの情報を基に、磁石23の左端境界線の位置を検出することができる。
図6は、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置による可動子と固定子との位置関係を算出する処理の処理手順を示すフローチャートである。演算部30は、磁場歪みの境界線が間に存在すると判定された2つのホール素子13のうち何れか一方を基準ホール素子として選択する(ステップS100)。磁石23内の磁場歪みの境界線は、磁石23の磁場強度分布が正弦波からずれ始める箇所である。すなわち、磁石23内の磁場歪みの境界線は、磁石23内の領域のうち、磁石23が正弦波の磁場強度分布を検出させている領域と、正弦波以外の磁場強度分布を検出させている領域との境界である。磁石23内の磁場歪みの境界線は、磁石23のyz平面に平行な面(図3および図4では、z方向に延びる線)であり、磁石23のx方向の移動に伴って、x方向の位置が移動する。なお、基準ホール素子は基準検出素子の一例である。
演算部30は、磁石端部の位置を判定する際の3つのホール素子13のうち第1の検出素子に該当するホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値と第3閾値とを比較する(ステップS101)。実施の形態1においては、演算部30は、ホール素子E(N)が検出しているインクリメンタル位置の値と第3閾値とを比較する。ここで第3閾値は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する際の関数を選択するために設定される閾値である。第3閾値は、例えば磁石端部から磁石23内の磁場歪みの境界線までの長さの値が設定されるようにしてもよい。磁石23内の磁場歪みの境界線は、磁石23の着磁対が発する磁場強度によって変動するので、使用する着磁対に合わせて第3閾値が設定されればよい。
演算部30は、ステップS100で選択した基準ホール素子、およびステップS101での比較の結果に基づいて、下記式(1)~(3)で示した磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数を選択する(ステップS102)。式(1)~(3)は、演算部30が、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出するための式(関数)である。演算部30は、ステップS102では、ステップS100で選択した基準ホール素子が磁場の歪みを含んで磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13であるか否かを確認し、ステップS101で比較したインクリメンタル位置の値が第3閾値を超えたか否かを確認することで式(1)~(3)を選択する。このように、演算部30は、ステップS100,S101の処理結果に基づいて、式(1)~(3)の何れかの関数を選択する(ステップS102)。
式(1)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおらず且つステップS101での比較で第3閾値を超えている場合、または基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおり且つステップS101での比較で第3閾値を超えていない場合に選択される。
式(2)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおり且つステップS101での比較で第3閾値を超えている場合に選択される。
式(3)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおらず且つステップS101での比較で第3閾値を超えていない場合に選択される。
ホール素子13の位置=Q+(DB×基準検出素子からの離間数)・・・(1)
ホール素子13の位置=Q+(DB×(基準検出素子からの離間数-1))・・・(2)
ホール素子13の位置=Q+(DB×(基準検出素子からの離間数+1))・・・(3)
式(1)~(3)において、ホール素子13の位置は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置である。Qは、磁石23の端部位置に対する位置が算出される対象のホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値である。DBは、着磁ピッチである。基準検出素子からの離間数は、磁石23の端部位置に対する位置が算出される対象のホール素子13が基準検出素子から数えて何番目かを表している。例えば、図3で示したホール素子13を例にすると、ホール素子E(N)を基準ホール素子(基準検出素子)とした場合、ホール素子E(N-1)の基準検出素子からの離間数は「1」である。同様に、ホール素子E(N-2)の基準検出素子からの離間数は「2」である。磁石23の端部位置に対する位置が算出される対象のホール素子13における基準検出素子からの離間数は、記憶部31に記憶されている各ホール素子13の座標から算出することができる。
演算部30は、ステップS102で選択した式(1)~(3)の何れかの関数を用いて磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する(ステップS103)。具体的には、演算部30は、基準ホール素子としたホール素子13を含む検出素子群12A内のホール素子13のうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13から磁場強度に対応する情報を受信する。演算部30は、受信した磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13の座標および基準ホール素子としたホール素子13の座標を記憶部31から取得する。さらに、演算部30は、記憶部31から着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、各ホール素子13から受信した磁場強度に対応する情報に基づき、各ホール素子13におけるインクリメンタル位置を算出する。なお、演算部30は、磁場強度に対応する情報としてインクリメンタル位置を受信している場合は、インクリメンタル位置の算出を省略することができる。そして、演算部30は、取得したホール素子13の座標から各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数を算出する。なお、各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数は、予め記憶部31に記憶しておくことも可能であり、予め記憶している場合、各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数の算出を省略することができる。この場合、記憶部31は、例えば、第X(Xは、1から9の自然数)のホール素子13が基準ホール素子となった場合の、第1から第9のホール素子13の離間数を記憶しておく。
演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づき、選択した式(1)~(3)の何れかを用いて算出する。
演算部30は、ステップS103の結果(ステップS103で算出した磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置)と磁石23の移動方向における長さとに基づいて、可動子72と固定子71との位置関係を算出する(ステップS104)。演算部30は、磁石23の移動方向における長さを、記憶部31で磁石長として記憶されている値を取得して使用する。
ここで、図3および図4に戻り、右端位置P1が図3または図4で示した位置に存在する場合について説明する。
まず、図3で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N),E(N+1)間に右端境界線D1が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N)およびホール素子E(N+1)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N+1)とした場合のそれぞれにおいて、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置1Aによる可動子72と固定子71との位置関係の算出について、具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N+1)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-1)およびホール素子E(N-2)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS100において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合、ステップS101に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置と第3閾値とを比較する。実施の形態1では、第3閾値は、磁石23の右端位置P1から磁石23内の磁場歪みの境界線(右端境界線D1)までの長さの値で設定されており、図3におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置の値は第3閾値を超える。そして、ホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS102に従い式(1)を選択する。
演算部30は、ステップS103に従い、式(1)を用いて磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS103では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石23の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、着磁ピッチDBが10mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標(素子座標)を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(1)を用いて「9+(10×0)=9」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石23の端部位置である右端位置P1から左方向に9mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(1)を用いて「9+(10×1)=19」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に19mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(1)を用いて「9+(10×2)=29」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P1から左方向に29mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図3で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P1から左方向に9mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に19mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P1から左方向に29mmの位置を算出する。
続いて、図3で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合において、演算部30が、ホール素子E(N+1)を基準ホール素子として選択した場合について説明する。
演算部30がステップS100において、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合、演算部30は、ステップS101に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置と第3閾値とを比較する。実施の形態1では、第3閾値は、磁石23の右端位置P1から磁石23内の磁場歪みの境界線(右端境界線D1)までの長さの値で設定されており、図3におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置の値は第3閾値を超える。そして、ホール素子E(N+1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS102に従い式(2)を選択する。
演算部30は、ステップS103に従い、式(2)を用いて磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。ステップS103では、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石23の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、着磁ピッチDBが10mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N+1)の基準ホール素子からの離間数は「0」である。さらに、演算部30は、記憶部31から着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(2)を用いて「9+(10×(1-1))=9」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石23の端部位置である右端位置P1から左方向に9mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(2)を用いて「9+(10×(2-1))=19」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に19mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N+1)の位置を、式(2)を用いて「2+(10×(0-1))=-8」のように算出する。しかし、この算出結果が負の値である場合、ホール素子E(N+1)は、磁場強度に対応する情報を検出しているが、磁石23の端部における磁場の歪みを検出しているだけであり、演算部30は、磁石23がホール素子E(N+1)に到達していないと認識することができる。
上述のように、演算部30は、図3で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択すると、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P1から左方向に9mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に19mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N+1)の位置を、計算上算出するが、算出結果が負の値であるため磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置としては出力しない。
以上のように、図3で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合、ステップS100で選択した基準ホール素子、およびステップS101での比較の結果により、演算部30が使用する関数、すなわち磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石23の右端位置P1が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、演算部30が使用する、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS104に従い、ステップS103で算出した磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石23の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
つぎに、図4で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N),E(N+1)間に右端境界線D1が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N)およびホール素子E(N+1)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N+1)とした場合のそれぞれにおける、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置1Aによる可動子72と固定子71との位置関係の算出について、具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N+1)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-1)およびホール素子E(N-2)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS100において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合、ステップS101に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置と第3閾値とを比較する。実施の形態1では、第3閾値は、磁石23の右端位置P1から磁石23内の磁場歪みの境界線(右端境界線D1)までの長さの値で設定されており、図4におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置の値は第3閾値を超えない。そして、ホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS102に従い式(3)を選択する。
演算部30は、ステップS103に従い、式(3)を用いて磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS103では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石23の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、着磁ピッチDBが10mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標(素子座標)を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(3)を用いて「2+(10×(0+1))=12」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石23の端部位置である右端位置P1から左方向に12mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(3)を用いて「2+(10×(1+1))=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に22mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(3)を用いて「2+(10×(2+1))=32」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P1から左方向に32mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図4で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P1から左方向に12mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P1から左方向に32mmの位置を算出する。
続いて、図4で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合において、演算部30が、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合について説明する。
演算部30が、ステップS100において、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合、演算部30は、ステップS101に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置と第3閾値とを比較する。実施の形態1では、第3閾値は、磁石23の右端位置P1から磁石23内の磁場歪みの境界線(右端境界線D1)までの長さの値で設定されており、図4におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置の値は第3閾値を超えない。そして、ホール素子E(N+1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS102に従い式(1)を選択する。
演算部30は、ステップS103に従い、式(1)を用いて磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。ステップS103では、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石23の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、上記同様、3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、着磁ピッチDBが10mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N+1)の基準ホール素子からの離間数は「0」である。さらに、演算部30は、記憶部31から着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(1)を用いて「2+(10×1)=12」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石23の端部位置である右端位置P1から左方向に12mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(1)を用いて「2+(10×2)=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に22mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置の値として3mmを算出した場合、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N+1)の位置を、式(1)を用いて「3+(10×0)=3」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N+1)の位置として、右端位置P1から左方向に3mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図4で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択すると、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P1から左方向に12mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P1から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子E(N+1)の位置として、右端位置P1から左方向に3mmの位置を算出する。
以上のように、図4で示した位置に磁石23の右端位置P1が存在する場合、ステップS100で選択した基準ホール素子、およびステップS101での比較の結果により、演算部30が使用する関数、すなわち磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石23の右端位置P1が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、演算部30が使用する、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS104に従い、ステップS103で算出した磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石23の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
また、図3および図4では、磁石23の右端位置P1が存在する位置が異なっているため、第1の検出素子であるホール素子E(N)で検出するインクリメンタル位置の値が異なる。磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は、ステップS100で選択した基準ホール素子、およびステップS101での比較の結果により選択される。このため、演算部30は、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出することができる。
演算部30は、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として表示装置(図示せず)などの外部装置に出力する。
演算部30は、磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置と、磁石長とに基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出するので、スケール部20Aが複数である場合であっても、各スケール部20Aに対するホール素子13の位置を算出することができる。例えば、2つのスケール部20Aが、センサ部10上で近接した場合に磁石長が既知でなければ、演算部30は、2つのスケール部20Aを1つのスケール部20Aと判断してスケール部20Aに対するホール素子13の位置を検出してしまう場合がある。実施の形態1の演算部30は、磁石長に基づいてスケール部20Aに対するホール素子13の位置を検出するので、それぞれのスケール部20Aに対するホール素子13の位置を検出できる。
このように、絶対位置検出装置1Aは、磁石23の右端位置P1が何れのホール素子13間に存在するかを判定した後、磁石23に対向するホール素子13のインクリメンタル位置に基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出することができる。
なお、演算部30は、磁石23の右端位置P1と左端位置とを検出し、磁石23の右端位置P1と左端位置とに基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出してもよい。
演算部30は、磁石23の端部位置の磁場の歪みに伴うインクリメンタル位置の歪みを利用して、磁石端部の位置を検出するので、スケール部20Aが移動していない場合であっても、ホール素子13間のインクリメンタル差を算出できる。したがって、演算部30は、スケール部20Aが移動していない場合であっても、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出することができる。
なお、演算部30は、磁場強度(絶対値)に基づいてスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出してもよい。この場合、ホール素子E(N+1)の磁場強度とホール素子E(N)との間の磁場強度の差が特定値(第4閾値)以上であれば、演算部30は、ホール素子E(N+1),E(N)間に右端位置P1が存在すると判定する。また、ホール素子E(N)の磁場強度とホール素子E(N-1)との間の磁場強度の差が特定値(第4閾値)以上であれば、演算部30は、ホール素子E(N),E(N-1)間に右端位置P1が存在すると判定する。
例えば、ホール素子E(N)の磁場強度が0であり、ホール素子E(N-1)の磁場強度が特定値以上であれば、演算部30は、ホール素子E(N),E(N-1)間に右端位置P1が存在すると判定する。
また、演算部30は、磁場強度に基づいてスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出する場合、右端位置P1であるか磁石23の左端位置であるかを判別するために、ホール素子E(N+2)およびホール素子E(N-2)の磁場強度を用いる。すなわち、演算部30は、ホール素子E(N+2)の磁場強度が、ホール素子E(N-2)の磁場強度よりも低い場合に、ホール素子E(N)の外側に、右端位置P1が存在すると判定できる。また、演算部30は、ホール素子E(N-2)の磁場強度が、ホール素子E(N+2)の磁場強度よりも低い場合に、ホール素子E(N)の外側に、左端位置が存在すると判定してもよい。
なお、演算部30は、インクリメンタル位置を検出できたホール素子13と、インクリメンタル位置を検出できなかったホール素子13とに基づいて、右端位置P1が存在するホール素子13間を判定してもよい。例えば、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置が0であり、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置が、特定値である場合、演算部30は、ホール素子E(N+1)とホール素子E(N)との間に右端位置P1があると判定する。
上述したように、絶対位置検出装置1Aは、隣接する検出素子群12A間の間隔が、磁石23のx方向の長さ以下であれば、隣接する検出素子群12A間にホール素子13を配置しなくてもよい。このため、プリント基板11の上面に配置されるホール素子13の数を減らすことができる。したがって、ホール素子13の配置について自由度が向上し、絶対位置検出装置1Aの工作性が良くなる。また、磁石23が備える着磁対を増やすことで、隣接する検出素子群12A間の間隔を容易に広げることが可能となる。
また、絶対位置検出装置1Aは、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出する際に、磁石23の一方の端部位置を検出すればよく、両方の端部位置を検出する必要がないので、容易にスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出できる。また、絶対位置検出装置1Aは、磁石23の一方の端部位置を検出すればスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出できるので、1枚のプリント基板11を1つのユニットとした場合に、複数ユニットを跨いだ移動経路に対してもスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出できる。
また、絶対位置検出装置1Aは、磁場強度とストローク位置との対応関係を格納したテーブル情報を用いることなくスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を算出することができるので、装置構成が簡易になる。
このように実施の形態1では、絶対位置検出装置1Aは、ホール素子13間のインクリメンタル差に基づいて、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出するので、磁石23の何れか一方の端部位置が検出素子群12Aに存在すれば、スケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を検出できる。このため、隣接する検出素子群12A間の間隔を空けることができるので、少ないホール素子13で、可動子72と固定子71との間の位置関係を検出することができる。
実施の形態1にかかる絶対位置検出装置1Aは、可動子72と固定子71との位置関係を算出する処理では、ステップS100において基準ホール素子を選択していたが、予め基準ホール素子とするホール素子13が決められている場合は、ステップS100の処理を省略してもよい。例えば、絶対位置検出装置1Aは、磁石23内の磁場歪みの境界線または磁石23の端部位置が間に存在すると判定された2つのホール素子13のうち、ホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでいないホール素子13を基準ホール素子に設定してもよい。
また、実施の形態1にかかる絶対位置検出装置1Aは、可動子72と固定子71との位置関係を算出する処理では、ステップS100~S102の処理によって磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数を選択していたが、予め基準ホール素子と磁石23の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数とを決めておいてもよい。この場合、絶対位置検出装置1Aは、ステップS100~S102の処理を省略することができる。
実施の形態2.
つぎに、図7から図12を用いて実施の形態2について説明する。実施の形態2では、素子間距離DAと着磁ピッチDBとを異なる長さとする。
つぎに、図7から図12を用いて実施の形態2について説明する。実施の形態2では、素子間距離DAと着磁ピッチDBとを異なる長さとする。
実施の形態2の絶対位置検出装置1Bは、絶対位置検出装置1Aと比較して、素子間距離DAと着磁ピッチDBとの関係が異なる以外は、絶対位置検出装置1Aと同様の構成を有している。
図7は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第1の図である。図8は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第2の図である。図9は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第3の図である。図10は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置のスケール部と磁場強度との関係を説明するための第4の図である。図7から図10の各構成要素のうち図3に示す実施の形態1の絶対位置検出装置1Aと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
図7から図10では、絶対位置検出システム100Bの側面図を示している。図7から図10では、プリント基板11および磁石25の側面図を示している。なお、図7から図10では、説明の便宜上、プリント基板11の下側に磁石25を図示しているが、磁石25は、プリント基板11の上側を移動する。また、図7から図10では、スケール部20Bが発生させる磁力の磁場強度を示している。図7から図10では、プラスx方向が右方向であり、マイナスx方向が左方向である。
絶対位置検出システム100Bは、絶対位置検出装置1Bと、移動機構とを有している。絶対位置検出システム100Bが有する移動機構には、固定子71および可動子72が含まれている。
絶対位置検出装置1Bは、絶対位置検出装置1Aと比較して、スケール部20Aの代わりにスケール部20Bを備えている。スケール部20Bは、スケール部20Aと比較して、磁石23の代わりに磁石25を有している。磁石25では、N極磁石24NとS極磁石24Sとがx方向に交互に配置されている。実施の形態2では、磁石25が、位置検出に用いられる第1の部材である。
絶対位置検出装置1Bでは、1つのN極磁石24Nと、1つのS極磁石24Sとからなる1組の着磁対の着磁ピッチDBが、素子間距離DAの2倍である。すなわち、N極磁石24Nのx方向の寸法は、上述の実施の形態1で説明したN極磁石22Nのx方向の寸法の2倍である。また、S極磁石24Sのx方向の寸法は、上述の実施の形態1で説明したS極磁石22Sのx方向の寸法の2倍である。
なお、実施の形態2では、着磁ピッチDBが、素子間距離DAの2倍である場合について説明するが、着磁ピッチDBは、素子間距離DAよりも長ければ、何れの長さであってもよい。
図7から図10では、絶対位置検出装置1Bにおけるスケール部20Bの磁石25の右端位置P2の位置がそれぞれ異なる場合を示している。なお、実施の形態2でも、絶対位置検出装置1Bは、絶対位置検出装置1Aと同様の処理によって磁場強度およびインクリメンタル位置の検出を行う。
図7から図10では、N(Nは自然数)番目のホール素子13をホール素子E(N)と表記する。図7から図10では、スケール部20Bが位置している検出素子群12Aに含まれるホール素子13のうち、左から7番目のホール素子13が、ホール素子E(N-1)である。また、左から8番目のホール素子13が、ホール素子E(N)であり、左から9番目のホール素子13が、ホール素子E(N+1)である。
図7では、スケール部20Bが、3つの検出素子群12Aのうちの右から2番目の検出素子群12A上で、磁石25の右端位置P2が、左から9番目のホール素子E(N+1)まで通過した状態を示している。そして、図7では、1組の着磁対を構成するS極磁石24SおよびN極磁石24Nのうち、N極磁石24Nの全体が、左から8番目のホール素子E(N)まで通過した状態を示している。
図8では、スケール部20Bが、3つの検出素子群12Aのうちの右から2番目の検出素子群12A上で、磁石25の右端位置P2が、左から9番目のホール素子E(N+1)まで通過した状態を示している。ただし、図8では、1組の着磁対を構成するS極磁石24SおよびN極磁石24Nのうち、N極磁石24Nの全体が、左から8番目のホール素子E(N)を通過していない点で図7と異なっている。
図9では、スケール部20Bが、3つの検出素子群12Aのうちの右から2番目の検出素子群12A上で、磁石25の右端位置P2が、左から9番目のホール素子E(N+1)まで到達した状態を示している。
図10では、スケール部20Bが、3つの検出素子群12Aのうちの右から2番目の検出素子群12A上で、磁石25の右端位置P2が、左から8番目のホール素子E(N)まで通過した状態を示している。この後、さらにスケール部20Bが移動すると、磁石25の右端位置P2が、9番目のホール素子E(N+1)に到達する。
図7から図10では、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bで算出されるインクリメンタル位置を説明するためインクリメンタル位置の値の軌跡を記載している。図7では、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置の値をQ3(N-1),Q3(N),Q3(N+1)として示している。図8では、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置の値をQ4(N-1),Q4(N),Q4(N+1)として示している。図9では、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N),E(N+1)におけるインクリメンタル位置の値をQ5(N-2),Q5(N-1),Q5(N),Q5(N+1)として示している。図10では、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)におけるインクリメンタル位置の値をQ6(N-2),Q6(N-1),Q6(N)として示している。図7から図10での横軸は、磁石25の位置xであり、縦軸はインクリメンタル位置である。
また、各ホール素子13のインクリメンタル位置の値の最大値は着磁ピッチDBに対応している。そして、インクリメンタル位置の波形は直角三角形の三角波である。例えば、着磁ピッチDBが20mmである場合、1つの三角波の頂点が示すインクリメンタル位置の値は20mmということとなる。
図7に示したように、磁石25の右端位置が、図7中の右端位置P2である場合、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。
図8に示したように、磁石25の右端位置が、図8中の右端位置P2である場合、ホール素子E(N-1)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N)およびホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。さらに、ホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているが、この1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報は、磁石25のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報も含んでいる。
図9に示したように、磁石25の右端位置が、図9中の右端位置P2である場合、ホール素子E(N-2)とホール素子E(N-1)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N)とホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。さらに、ホール素子E(N+1)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているが、この1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報は、磁石25のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報も含んでいる。
図10に示したように、磁石25の右端位置が、図10中の右端位置P2である場合、ホール素子E(N-2)では、2つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。また、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している。ここで、ホール素子E(N)では、1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているが、この1つ目の着磁対の磁場強度に対応する情報は、磁石25のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報も含んでいる。加えて、ホール素子E(N+1)では、磁石25のx方向の端部で歪んだ磁場の磁場強度に対応する情報を検出している。
実施の形態2では、着磁ピッチDBが、素子間距離DAの2倍の距離となっている。このため、隣接するホール素子13間でインクリメンタル位置の波形が180度ずれる。換言すると、隣接するホール素子13間でインクリメンタル位置の三角波が半分だけずれている。例えば、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間でインクリメンタル位置の波形が180度ずれることとなり、ホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間でインクリメンタル位置の波形が180度ずれることとなる。
ホール素子13が磁石端部の歪んだ磁場を検出する位置でなければ、隣り合うホール素子13が検出するインクリメンタル位置の値は、後述する式(4)で算出されるΔQの値の分ずれることとなる。一方、ホール素子13の何れかが、磁石端部の歪んだ磁場を検出する位置であれば、歪んだ磁場を検出するホール素子13のインクリメンタル位置の値は、磁場を検出している他のホール素子13のインクリメンタル位置の値と異なる値となる。これは、磁石端部の磁場の歪みにより磁石端部におけるインクリメンタル位置の波形は、他のインクリメンタル位置の波形と比較して歪んでいるからである。演算部30は、全てのホール素子13間に対し、隣接するホール素子13間のインクリメンタル位置の値を比較し、比較結果に基づいて、磁石25内の磁場歪みの境界線が何れのホール素子13間に位置しているかを判定する。
演算部30は、隣接するホール素子13間のインクリメンタル差の位相差の補正値を、以下の式(4)によって算出することができる。式(4)におけるΔQが位相差の補正値であり、QMAXがインクリメンタル位置の最大値である。
ΔQ=QMAX×(DA/DB)・・・(4)
実施の形態2では、演算部30は、素子間距離DAと着磁ピッチDBとの関係に応じたΔQの補正値だけ、インクリメンタル差を補正し、補正後のインクリメンタル差に基づいて、ホール素子13間に磁石端部が位置しているか否かを判定する。
実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、演算部30は、全てのホール素子13間に対し、隣接するホール素子13間のインクリメンタル位置の値を比較することで、磁石端部が何れのホール素子13間に位置しているかを判定する。
図11は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置によるスケール部の絶対位置検出処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図11で説明する処理のうち、図5で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。
図11では、演算部30が、ホール素子E(N)の外側に、スケール部20Bが備える磁石25の右端位置P2を検出するに際し、磁石25内の磁場歪みの境界線である右端境界線D2を検出する処理について説明する。すなわち、演算部30が、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間、またはホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間に、磁石25の右端境界線D2が存在するか否かを判定する処理について説明する。以下、ホール素子E(N)の外側に右端境界線D2が存在する場合、言い換えれば、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)との間、またはホール素子E(N)とホール素子E(N+1)との間に磁石23の右端境界線D1が存在する場合とは、具体的には、以下の(C3)または(C4)の場合とする。
(C3)ホール素子E(N-1),E(N)間、またはホール素子E(N),E(N+1)間に、右端境界線D2が存在する場合
(C4)ホール素子E(N-1)に対向する位置、またはホール素子E(N+1)に対向する位置に、右端境界線D2が存在する場合
(C3)ホール素子E(N-1),E(N)間、またはホール素子E(N),E(N+1)間に、右端境界線D2が存在する場合
(C4)ホール素子E(N-1)に対向する位置、またはホール素子E(N+1)に対向する位置に、右端境界線D2が存在する場合
実施の形態2の演算部30によるステップS10,S30~S50の処理は、実施の形態1の図5で説明したステップS10,S30~S50と同様の処理である。実施の形態2の演算部30は、実施の形態1の図5で説明したステップS20の代わりに、ステップS21の処理を実行する。すなわち、演算部30は、ステップS10で算出したホール素子E(N)が検出した磁場強度の二乗和が第1閾値以上である場合(ステップS10、Yes)、隣接するホール素子13間でのインクリメンタル差を算出する。ここで、図7で示した3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)と、それぞれのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置Q3(N-1),Q3(N),Q3(N+1)を用いて具体的に説明する。なお、図7で示した3つのホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)では、ホール素子E(N)が検出する磁場強度に対応する情報の二乗和が第1閾値以上であったものとして説明する。実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bでは、着磁ピッチDBが素子間距離DAの2倍の距離に設定されているため、隣り合うホール素子13同士で同じ着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している場合と、隣り合うホール素子13同士で異なる着磁対の磁場強度に対応する情報を検出している場合とが存在する。このため、実施の形態2では、ステップS21にて、素子間距離DAと着磁ピッチDBとの関係に応じ、上述の補正値ΔQを用いて、位相の補正を行う。演算部30は、上述の式(4)を用いて、隣り合うホール素子13の間の位相差の補正値ΔQを算出する。
そして、演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置Q3(N-1)と、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)との間のインクリメンタル差を算出する。このインクリメンタル差を算出する際に、演算部30は、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)とが同じ着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているか、または異なる着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているか判定する。具体的には、演算部30は、インクリメンタル位置Q3(N)に補正値ΔQを加算した第1のインクリメンタル比較値が、インクリメンタル位置の最大値であるQMAX未満(Q3(N)+ΔQ<QMAX)となるか、またはQMAX以上(Q3(N)+ΔQ≧QMAX)となるか検出を行う。そして、演算部30は、第1のインクリメンタル比較値が、QMAX未満(Q3(N)+ΔQ<QMAX)である場合、下記の式(5)を用いて補正後のインクリメンタル位置の値を算出する。また、第1のインクリメンタル比較値が、QMAX以上(Q3(N)+ΔQ≧QMAX)である場合、演算部30は、下記の式(6)を用いて補正後のインクリメンタル位置の値を算出する。なお、演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置Q3(N-1)とホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)との間のインクリメンタル差を算出する際には、下記の式(5),(6)のインクリメンタル位置の値Qを、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N)のうち、プラスx方向の座標に位置するホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)を用いて補正値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N)における補正後のインクリメンタル位置Q3(N)cを算出した後、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置Q3(N-1)と、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)との間のインクリメンタル差として、|Q3(N-1)-Q3(N)c|を算出する(ステップS21)。
Q+ΔQ<QMAXの場合、
補正後のインクリメンタル位置Qc=Q+ΔQ・・・(5)
補正後のインクリメンタル位置Qc=Q+ΔQ・・・(5)
Q+ΔQ≧QMAXの場合、
補正後のインクリメンタル位置Qc=Q+ΔQ―QMAX・・・(6)
補正後のインクリメンタル位置Qc=Q+ΔQ―QMAX・・・(6)
つぎに、演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)と、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置Q3(N+1)との間のインクリメンタル差を算出する。演算部30は、このインクリメンタル差を算出する際に、上記のようにホール素子E(N)とホール素子E(N+1)とが同じ着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているか、または異なる着磁対の磁場強度に対応する情報を検出しているか判定する。なお、演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)とホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置Q3(N+1)との間のインクリメンタル差を算出する際には、上記の式(5),(6)のインクリメンタル位置の値Qを、ホール素子E(N)とホール素子E(N+1)のうち、プラスx方向の座標に位置するホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置Q3(N+1)を用いて補正値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N+1)における補正後のインクリメンタル位置Q3(N+1)cを算出した後、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置Q3(N)と、ホール素子E(N+1)のインクリメンタル位置Q3(N+1)との間のインクリメンタル差として、|Q3(N)-Q3(N+1)c|を算出する。
この後、演算部30は、ステップS30~S50の処理を実行する。これにより、演算部30は、何れのホール素子13間に右端境界線D2が存在するかを判定する。そして、演算部30は、右端境界線D2を判定した場合、素子間距離DAと着磁ピッチDBの情報を基に、磁石25の右端位置P2の位置を検出することができる。また、演算部30は、上述のように左端境界線を判定した場合も同様に、素子間距離DAと着磁ピッチDBの情報を基に、磁石25の左端位置が存在すると検出することができる。さらに、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と、磁石長とを用いて、ホール素子13のスケール部20Bに対する位置情報を算出する。演算部30は、ホール素子13のスケール部20Bに対する位置情報を表示装置などの外部装置に出力する。
上述の説明では、図7に記載したホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)と、これらのホール素子で検出されるインクリメンタル位置の値であるQ3(N-1),Q3(N),Q3(N+1)を用いた。しかしながら、演算部30は、図8に記載したホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)とインクリメンタル位置の値Q4(N-1),Q4(N),Q4(N+1)を用いる場合でも同様に、右端境界線D2を判定することができる。
また、図9および図10に示した磁石25の位置の場合、磁場強度に対応する情報の二乗和が第1閾値以上となるホール素子13は、ホール素子E(N-1)となる。このような場合でも、演算部30は、上述の図7を用いた説明のホール素子E(N)をホール素子E(N-1)と読み替え、ホール素子E(N-1)をホール素子E(N-2)と読み替え、ホール素子E(N+1)をホール素子E(N)と読み替える。そして、演算部30は、図9におけるインクリメンタル位置の値Q5(N-2),Q5(N-1),Q5(N)、および図10におけるインクリメンタル位置の値Q6(N-2),Q6(N-1),Q6(N)を用いることで、同様に右端境界線D2を判定することができる。
なお、ホール素子E(N-1),E(N)間のΔQと、ホール素子E(N),E(N+1)間のΔQとは、異なる値であってもよい。ホール素子E(N-1),E(N)間の素子間距離DAと、ホール素子E(N),E(N+1)間の素子間距離DAとが異なる場合には、ホール素子E(N-1),E(N)間のΔQと、ホール素子E(N),E(N+1)間のΔQとは異なる値となる。
図12は、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置による可動子と固定子との位置関係を算出する処理の処理手順を示すフローチャートである。
演算部30は、磁場歪みの右端境界線D2が間に存在すると判定された2つのホール素子13のうち何れか一方を基準ホール素子として選択する(ステップS200)。なお、基準ホール素子は基準検出素子の一例である。
演算部30は、磁石25内の磁場歪みの境界線を検出する際の3つのホール素子13のうち第1の検出素子に該当するホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値Qに上述の式(4)で算出される補正値ΔQを加算した第2のインクリメンタル比較値とインクリメンタル位置の最大値であるQMAXとを比較する。演算部30は、この比較の結果に基づいて、後述するステップS202で第3閾値と比較するための第3のインクリメンタル比較値を算出する(ステップS201)。ステップS201では、演算部30は、第2のインクリメンタル比較値がQMAX未満(Q+ΔQ<QMAX)の場合、Q+ΔQを第3のインクリメンタル比較値とする。また、第2のインクリメンタル比較値がQMAX以上(Q+ΔQ≧QMAX)の場合、演算部30は、Qを第3のインクリメンタル比較値とする。
例えば、QMAX=20mmで、ΔQ=10mmの場合において、Q=2mmであれば、Q+ΔQ<QMAXであるので、演算部30は、Q+ΔQ(=12mm)を第3のインクリメンタル比較値とする。また、例えば、QMAX=20mmで、ΔQ=10mmの場合において、Q=12mmであれば、Q+ΔQ≧QMAXであるので、演算部30は、Q(=12mm)を第3のインクリメンタル比較値とする。
演算部30は、ステップS201で算出した第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する(ステップS202)。ここで第3閾値は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する際の関数を選択するために設定される閾値である。第3閾値は、例えば磁石端部から磁石25内の磁場歪みの境界線までの長さの値が設定されてもよい。磁石25内の磁場歪みの境界線とは、磁石25の着磁対が発する磁場強度により変動するため、使用する着磁対に合わせて第3閾値が設定されればよい。また、磁石25内の磁場歪みの境界線は、磁石23内の磁場歪みの境界線と同様に、磁石25の磁場強度分布が正弦波からずれ始める箇所である。
演算部30は、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果に基づいて、下記の式(7)~(9)で示した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数を選択する(ステップS203)。下記の式(7)~(9)は、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、素子間距離DA、および着磁ピッチDBに基づいて、磁石25の端部位置に対する検出素子の位置を算出するための式である。ステップS203では、演算部30は、ステップS200で選択された基準ホール素子が磁場の歪みを含んで磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13であるか否かを確認する。さらに、演算部30は、ステップS201で算出した第3のインクリメンタル比較値が第3閾値を超えるか否かを確認することで、下記式(7)~(9)の何れかを選択する。式(7)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおらず、且つステップS202での比較で第3のインクリメンタル比較値が第3閾値未満の場合に選択される。式(8)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおらず、且つステップS202での比較で第3のインクリメンタル比較値が第3閾値を超えた場合、または基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおり、且つステップS202での比較で第3のインクリメンタル比較値が第3閾値を超えていない場合に選択される。式(9)は、基準ホール素子が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでおり、且つステップS202での比較で第3のインクリメンタル比較値が第3閾値を超えている場合に選択される。
ホール素子13の位置=Q+DB×((基準検出素子からの離間数+2)×DA/DB)・・・(7)
式(7)において、「(基準検出素子からの離間数+2)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
式(7)において、「(基準検出素子からの離間数+2)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
ホール素子13の位置=Q+DB×((基準検出素子からの離間数+1)×DA/DB)・・・(8)
式(8)において、「(基準検出素子からの離間数+1)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
式(8)において、「(基準検出素子からの離間数+1)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
ホール素子13の位置=Q+DB×((基準検出素子からの離間数)×DA/DB)・・・(9)
式(9)において、「(基準検出素子からの離間数)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
式(9)において、「(基準検出素子からの離間数)×DA/DB」の計算結果は小数点以下を全て切り捨て、整数として扱うものとする。
上記の式(7)~(9)において、ホール素子13の位置は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置である。Qは、磁石25の端部位置に対する位置が算出される対象のホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値である。DAは、素子間距離である。DBは、着磁ピッチである。基準検出素子からの離間数は、磁石25の端部位置に対する位置が算出される対象のホール素子13が基準検出素子から数えて何番目かを表している。例えば、図7で示したホール素子13を例にすると、ホール素子E(N)を基準ホール素子(基準検出素子)とした場合、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N+1)の基準検出素子からの離間数は「1」である。同様に、ホール素子E(N-2)の基準検出素子からの離間数は「2」である。磁石25の端部位置に対する位置を算出する対象のホール素子13における基準検出素子からの離間数は、記憶部31に記憶されている各ホール素子13の座標から得ることができる。
演算部30は、ステップS203で選択した上記の式(7)~(9)の何れかを用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する(ステップS204)。具体的には、演算部30は、基準ホール素子としたホール素子13を含む検出素子群12A内のホール素子13のうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13から磁場強度に対応する情報を受信する。演算部30は、受信した磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13の座標と基準ホール素子としたホール素子13の座標を記憶部31から取得する。基準ホール素子としたホール素子13の座標が第1の素子座標であり、ホール素子13のうち第3の検出素子となっているホール素子13の座標が第2の素子座標である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、各ホール素子13から受信した磁場強度に対応する情報に基づき、各ホール素子13におけるインクリメンタル位置を算出する。なお、演算部30は、磁場強度に対応する情報としてインクリメンタル位置を受信している場合は、インクリメンタル位置の算出を省略することができる。そして、演算部30は、取得したホール素子13の座標に基づいて、各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数を算出する。なお、各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数は、予め記憶部31に記憶しておくことも可能であり、予め記憶している場合、演算部30は、各ホール素子13の基準ホール素子からの離間数の算出を省略することができる。
演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、素子間距離DA、および着磁ピッチDBに基づき、選択した式(7)~(9)の何れかを用いて算出する。
演算部30は、ステップS204で算出した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と、磁石25の移動方向における長さとに基づいて、可動子72と固定子71との位置関係を算出する(ステップS205)。この場合において、演算部30は、磁石25の移動方向における長さとして、記憶部31に磁石長として記憶されている値を取得して使用する。
ここで、図7から図10に戻り、右端位置P2が図7から図10で示した位置に存在する場合について説明する。
まず、図7で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N),E(N+1)間に右端境界線D2が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N)およびホール素子E(N+1)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N+1)とした場合のそれぞれについて、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bによる可動子72と固定子71との位置関係の算出処理を具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N+1)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N-2)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値Q(N)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図7におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値未満となる。そして、ホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(7)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(7)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAおよび着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(7)を用いて「2+20×((0+2)×10/20)=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として12mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(7)を用いて算出するが、「(1+2)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(7)を用いて「12+20×1=32」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(7)を用いて「2+20×((2+2)×10/20)=42」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図7で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
続いて、図7で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合において、演算部30が、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合について説明する。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値Q(N)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図7におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値未満となる。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(8)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(8)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。ステップS204では、演算部30は、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「3」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(8)を用いて「2+20×((1+1)×10/20)=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として12mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(8)を用いて算出するが、「(2+1)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(8)を用いて「12+20×1=32」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(8)を用いて「2+20×((3+1)×10/20)=42」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図7で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
以上のように、図7で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果により、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石25の右端位置P2が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数が使用される場合でも、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS205に従い、ステップS204で算出した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石25の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Bに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
つぎに、図8で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-1),E(N),E(N+1)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N),E(N+1)間に右端境界線D2が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N)およびホール素子E(N+1)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N+1)とした場合のそれぞれについて、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bによる可動子72と固定子71との位置関係の算出処理を具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N+1)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-1)とホール素子E(N-2)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値Q(N)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図8におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値を超える。そして、ホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(8)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(8)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAおよび着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として18mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を式(8)を用いて算出するが、「(0+1)×10/20=0.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(8)を用いて「18+20×0=18」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に18mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として8mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(8)を用いて「8+20×((1+1)×10/20)=28」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に28mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として18mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を式(8)を用いて算出するが、「(2+1)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(8)を用いて「18+20×1=38」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に38mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図8で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P2から左方向に18mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に28mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に38mmの位置を算出する。
続いて、図8で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合において、演算部30が、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合について説明する。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値Q(N)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値が、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図8におけるホール素子E(N)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値を超える。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(9)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(9)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N+1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「3」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N)のインクリメンタル位置の値として18mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を式(9)を用いて算出するが、「1×10/20=0.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置を、式(9)を用いて「18+20×0=18」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に18mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として8mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(9)を用いて「8+20×2×10/20=28」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に28mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として18mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を式(9)を用いて算出するが、「3×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(9)を用いて「18+20×1=38」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に38mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図8で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N+1)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N)の位置として、右端位置P2から左方向に18mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に28mmの位置を算出する。また演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に38mmの位置を算出する。
以上のように、図8で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果により、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石25の右端位置P2が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS205に従い、ステップS204で算出した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石25の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Bに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
さらに、図9で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N-1),E(N)間に右端境界線D2が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N-1)およびホール素子E(N)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N-1)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合のそれぞれについて、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bによる可動子72と固定子71との位置関係の算出処理を具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N-1)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-2)とホール素子E(N-3)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N-1)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値Q(N-1)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図9におけるホール素子E(N-1)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値未満となる。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N-1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(7)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(7)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N-1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-3)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(7)を用いて「2+20×((0+2)×10/20)=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として12mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(7)を用いて算出するが、「(1+2)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(7)を用いて「12+20×1=32」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-3)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を、式(7)を用いて「2+20×((2+2)×10/20)=42」と算出する。
上述のように、演算部30は、図9で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N-1)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
続いて、演算部30は、図9で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合において、演算部30が、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合について説明する。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値Q(N-1)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図9におけるホール素子E(N-1)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値未満となる。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(8)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(8)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-3)の基準ホール素子からの離間数は「3」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(8)を用いて「2+20×((1+1)×10/20)=22」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として12mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を式(8)を用いて算出するが、「(2+1)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(8)を用いて「12+20×1=32」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-3)のインクリメンタル位置の値として2mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を、式(8)を用いて「2+20×((3+1)×10/20)=42」と算出する。
上述のように、演算部30は、図9で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に、基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に22mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に32mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に42mmの位置を算出する。
以上のように、図9で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果により、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石25の右端位置P2が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS205に従い、ステップS204で算出した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石25の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Bに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
また、図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、演算部30は、ホール素子E(N-2),E(N-1),E(N)が検出しているインクリメンタル位置の値を用いて、ホール素子E(N-1),E(N)間に右端境界線D2が存在すると判定する。したがって、基準ホール素子は、ホール素子E(N-1)およびホール素子E(N)の何れかである。以下に基準ホール素子をホール素子E(N-1)とした場合、および基準ホール素子をホール素子E(N)とした場合のそれぞれについて、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bによる可動子72と固定子71との位置関係の算出処理を具体的に説明する。ここでは、ホール素子E(N-1)が第1の検出素子であり、ホール素子E(N)が第2の検出素子であり、ホール素子E(N-2)とホール素子E(N-3)が第3の検出素子である。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子としてホール素子E(N-1)を選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値Q(N-1)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図10におけるホール素子E(N-1)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値を超える。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N-1)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいない。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(8)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(8)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N-1)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「0」であり、ホール素子E(N-3)の基準ホール素子からの離間数は「2」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として19mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を式(8)を用いて算出するが、「(0+1)×10/20=0.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(8)を用いて「19+20×0=19」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に19mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(8)を用いて「9+20×((1+1)×10/20)=29」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に29mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-3)のインクリメンタル位置の値として19mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を式(8)を用いて算出するが、「(2+1)×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を、式(8)を用いて「19+20×1=39」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に39mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N-1)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に19mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に29mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に39mmの位置を算出する。
続いて、図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合において、演算部30が、ホール素子E(N)を基準ホール素子として選択した場合について説明する。
演算部30は、ステップS200において、基準ホール素子をホール素子E(N)と選択した場合、ステップS201に従ってホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値Q(N-1)および補正値ΔQを用いて第3のインクリメンタル比較値を算出する。そして、演算部30は、ステップS202に従って第3のインクリメンタル比較値と第3閾値とを比較する。実施の形態2では、第3閾値は、磁石25の右端位置P2から磁石25内の磁場歪みの境界線(右端境界線D2)までの長さの値で設定されており、図10におけるホール素子E(N-1)で検出されるインクリメンタル位置を用いた第3のインクリメンタル比較値は第3閾値を超える。そして、基準ホール素子としたホール素子E(N)は、検出しているインクリメンタル位置の値に磁場歪みを含んでいる。したがって、演算部30は、ステップS203に従い式(9)を選択する。
演算部30は、ステップS204に従い、式(9)を用いて磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する。演算部30は、ステップS204では、基準ホール素子としたホール素子E(N)を含む検出素子群12Aのうち、磁場強度に対応する情報を検出しているホール素子13それぞれの磁石25の端部位置に対する位置を算出するが、ここでは、3つのホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)に対する算出について具体例をあげて説明する。なお、ここでの説明は、素子間距離DAが10mmで、着磁ピッチDBが20mmである場合を例として説明する。
演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれのインクリメンタル位置の値を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)の座標を記憶部31から取得し、ホール素子E(N-3),E(N-2),E(N-1)それぞれの基準ホール素子からの離間数を算出する。ホール素子E(N-2)の基準ホール素子からの離間数は「2」であり、ホール素子E(N-1)の基準ホール素子からの離間数は「1」であり、ホール素子E(N-3)の基準ホール素子からの離間数は「3」である。さらに、演算部30は、記憶部31から素子間距離DAと着磁ピッチDBを取得する。
演算部30は、ホール素子E(N-1)のインクリメンタル位置の値として19mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を式(9)を用いて算出するが、「1×10/20=0.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置を、式(9)を用いて「19+20×0=19」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-1)の位置として、磁石25の端部位置である右端位置P2から左方向に19mmの位置を算出する。演算部30は、ホール素子E(N-2)のインクリメンタル位置の値として9mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置を、式(9)を用いて「9+20×(2×10/20)=29」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に29mmの位置を算出する。そして、演算部30は、ホール素子E(N-3)のインクリメンタル位置の値として19mmを算出した場合、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を式(9)を用いて算出するが、「3×10/20=1.5」であるため、小数点以下を切り捨てて算出する。つまり、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置を、式(9)を用いて「19+20×1=39」のように算出する。これにより、演算部30は、ホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に39mmの位置を算出する。
上述のように、演算部30は、図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に基準ホール素子としてホール素子E(N)を選択すると、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-1)の位置として、右端位置P2から左方向に19mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-2)の位置として、右端位置P2から左方向に29mmの位置を算出する。また、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子E(N-3)の位置として、右端位置P2から左方向に39mmの位置を算出する。
以上のように、図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果により、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。ここでは、磁石25の右端位置P2が同じなので、厳密には選択した基準ホール素子の違いにより、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数が異なることとなる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
演算部30は、ステップS205に従い、ステップS204で算出した磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置と磁石25の移動方向における長さとに基づいて、スケール部20Bに対するホール素子13の位置情報を、可動子72と固定子71との位置関係として算出する。
以上のように、図7から図10で示した位置に磁石25の右端位置P2が存在する場合に、ステップS200で選択した基準ホール素子、およびステップS202での比較の結果により、使用される磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数は異なる。しかしながら、演算部30は、何れの関数を使用する場合でも、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を、対象とするホール素子13のインクリメンタル位置の値、基準ホール素子からの離間数、素子間距離DA、および着磁ピッチDBに基づいて算出している。このため、演算部30は、磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置として同様の結果を算出することができる。
このように絶対位置検出装置1Bは、素子間距離DAと着磁ピッチDBとの関係に応じたΔQを用いてインクリメンタル位置の値を補正し、補正後のインクリメンタル位置の値に基づいて、インクリメンタル差を算出し、ホール素子13間に磁石内の磁場歪みの境界線が位置しているか否かを判定している。したがって、絶対位置検出装置1Bは、絶対位置検出装置1Aと同様の効果を得ることができる。
また、絶対位置検出装置1Bは、絶対位置検出装置1Aよりも少ないN極磁石24NおよびS極磁石24Sでスケール部20Bの絶対位置を検出できる。
実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bは、可動子72と固定子71との位置関係を算出する処理では、ステップS200において基準ホール素子を選択していたが、予め基準ホール素子とするホール素子13が決められている場合は、ステップS200を省略してもよい。例えば、絶対位置検出装置1Bは、磁石25内の磁場歪みの境界線または磁石25の端部位置が間に存在すると判定された2つのホール素子13のうち、ホール素子13が検出しているインクリメンタル位置の値が磁場の歪みを含んでいないホール素子13を基準ホール素子に設定してもよい。
また、実施の形態2にかかる絶対位置検出装置1Bは、可動子72と固定子71との位置関係を算出する処理では、ステップS200~S203の処理によって磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数を選択していたが、予め基準ホール素子と磁石25の端部位置に対するホール素子13の位置を算出する関数とを決めておいてもよい。この場合、絶対位置検出装置1Bは、ステップS200~S203の処理を省略することができる。
実施の形態3.
つぎに、図13および図14を用いて実施の形態3について説明する。実施の形態3では、ホール素子13の代わりに受発光素子を用い、磁石23の代わりに反射板を用いて、インクリメンタル位置などの位置情報を取得する。
つぎに、図13および図14を用いて実施の形態3について説明する。実施の形態3では、ホール素子13の代わりに受発光素子を用い、磁石23の代わりに反射板を用いて、インクリメンタル位置などの位置情報を取得する。
図13は、実施の形態3にかかる絶対位置検出装置の構成を示す図である。図13の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1の絶対位置検出装置1Aと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
絶対位置検出装置1Cは、絶対位置検出装置1A,1Bと同様に、可動子72および固定子71を備えた移動機構に接合される。すなわち、実施の形態3の絶対位置検出システムは、絶対位置検出装置1Cと、移動機構とを有している。
絶対位置検出装置1Cは、絶対位置検出装置1Aと比較して、スケール部20Aの代わりにスケール部20Cを備え、センサ部10の代わりにセンサ部50を備えている。
センサ部50は、センサ部10と比較して、検出素子群12Aの代わりに検出素子群12Bを有している。検出素子群12Bは、ホール素子13の代わりに受発光素子14を有している。受発光素子14は、受光素子および発光素子を備えた素子であり、レーザ光などの光の発光と受光とを行う。なお、受光素子と発光素子とは別々に構成されてもよい。
スケール部20Cは、スケール部20Aと比較して、磁石23の代わりに反射板27を有している。反射板27の上面および底面は、磁石23の上面および底面と同様の大きさを有している。実施の形態3では、説明の便宜上、反射板27のx方向の最端部まで後述する反射部41および透過部42が形成されている場合について説明する。したがって、反射板27のx方向の最端部は、磁石23のx方向の最端部に対応している。また、反射板27のうち反射部41および透過部42が形成されている箇所が、位置検出に用いられる第1の部材である。
検出素子群12Bは、検出素子群12Aと同様の位置に配置される。したがって、プリント基板11上で隣接する検出素子群12Bと検出素子群12Bとの間の間隔は、スケール部20Cが備える反射板27のx方向の幅以下である。
図14は、実施の形態3にかかる絶対位置検出装置が備える反射板の構成を示す図である。反射板27は、反射部41と透過部42とを有している。反射板27では、反射部41と透過部42とがx方向に交互に複数ずつ並べて配置されている。すなわち、反射板27は、反射部41と透過部42とのペアを複数ペア有している。つまり、反射部41と透過部42とは、互いに異なる出力を行うための出力対である。反射板27は、互いに異なる出力を行うための出力対を異なる出力が交互になるように配置されている。
反射板27のx方向の長さである反射板長は既知であるものとする。記憶部31は、反射板長を記憶しておく。実施の形態3では、反射板27のうち反射部41および透過部42が形成されている領域のx方向の寸法が、反射板長である。
反射板27は、4種類の反射部41および4種類の透過部42を有している。x方向に並ぶ各段では、反射部41のx方向の寸法と、透過部42のx方向の寸法とは同じである。例えば、x方向に並ぶ第1段目の反射部41のx方向の寸法と、透過部42のx方向の寸法とは同じである。
x方向に並ぶ第1段目の反射部41および透過部42のx方向の各寸法を寸法Lxとすると、x方向に並ぶ第2段目の反射部41および透過部42のx方向の各寸法は、2Lxである。また、x方向に並ぶ第3段目の反射部41および透過部42のx方向の各寸法を寸法は、3Lxであり、x方向に並ぶ第4段目の反射部41および透過部42のx方向の各寸法は、4Lxである。例えば、寸法Lxが、着磁ピッチDBに対応している。なお、反射板27は、3種類以下の反射部41および透過部42を有していてもよいし、5種類以上の反射部41および透過部42を有していてもよい。
反射板27における1つの反射部41と、この1つの反射部41にx方向で隣接する透過部42との組み合わせが、磁石23の着磁対に対応している。換言すると、x方向に隣接して配置された透過部42と反射部41との組み合わせが、N極磁石22NとS極磁石22Sとの組み合わせに対応している。したがって、x方向に隣接して配置された1つの透過部42と1つの反射部41とのx方向の合計寸法が、着磁ピッチDBに対応している。
反射板27は、受発光素子14からの光を反射部41で反射し透過部42で透過させることによって、反射板27のプリント基板11上での位置に対応する情報を受発光素子14に送ることができる。すなわち、実施の形態3では、反射板27で反射される光が、反射板27の位置に対応する情報である位置対応情報である。演算部30は、受発光素子14から位置対応情報である光の情報を取得することで、反射板27のプリント基板11上での位置に対応するインクリメンタル位置を生成できる。
ただし、反射板27は、反射板27の端部に近い部分に配置された反射部41および透過部42のx方向の幅が、中央部に配置された反射部41および透過部42のx方向の幅よりも大きくなるように反射部41および透過部42が構成されている。すなわち、反射板27の端部に近い部分に配置された反射部41および透過部42は、中央部に配置された反射部41および透過部42と比較して、x方向の幅が歪められている。この歪みは、磁石端部におけるインクリメンタル位置の歪みに対応している。
このような構成により、受発光素子14は、磁場強度に対応する情報の代わりに光強度に対応する情報を検出し、検出した情報を演算部30に送る。光強度に対応する情報の例は、光強度に対応する電圧値などである。
演算部30は、受発光素子14からの光強度に対応する情報に基づいて、受発光素子14のスケール部20Cに対する受発光素子14の位置情報を算出する。すなわち、演算部30は、光強度に対応する電圧値などの情報を受け付けると、この情報に基づいて光強度(信号強度)を算出し、光強度に基づいてインクリメンタル位置を算出する。
なお、受発光素子14が光強度を検出してもよい。この場合、演算部30は、光強度を算出することなく、各受発光素子14から光強度を取得する。また、受発光素子14がインクリメンタル位置を検出してもよい。この場合、演算部30は、インクリメンタル位置を算出することなく、各受発光素子14からインクリメンタル位置を取得する。
実施の形態3の演算部30は、実施の形態1,2の演算部30と同様の判定方法によって右端位置P1,P2または左端位置を判定する。例えば、演算部30は、隣接する受発光素子14間のインクリメンタル位置の値または光強度を比較し、インクリメンタル位置の値または光強度の差が特定値以上であるか否かに基づいて、反射板27の端部が何れの受発光素子14間に位置しているかを判定する。そして、演算部30は、反射板27の右端位置P1,P2または左端位置である反射板27の端部位置に対する受発光素子14の位置と、反射板長とを用いてスケール部20Cに対する受発光素子14の位置情報を算出する。
演算部30は、実施の形態2のようにインクリメンタル差を補正する場合、x方向に隣接して配置された1つの透過部42と1つの反射部41とのx方向の合計寸法と、素子間距離DAとの関係に応じたΔQの補正値だけ、インクリメンタル差を補正する。演算部30は、補正後のインクリメンタル差に基づいて、受発光素子14間に反射板27の端部が位置しているか否かを判定する。
このように実施の形態3によれば、絶対位置検出装置1Cは、受発光素子14間のインクリメンタル差に基づいて、スケール部20Cの絶対位置を検出するので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
ここで、情報処理装置3のハードウェア構成について説明する。なお、実施の形態1から3の情報処理装置3は、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは実施の形態1の情報処理装置3のハードウェア構成について説明する。
図15は、実施の形態1にかかる情報処理装置を実現するハードウェア構成例を示す図である。情報処理装置3は、入力装置94、プロセッサ91、メモリ92、および出力装置93により実現することができる。プロセッサ91の例は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ92の例は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)である。プロセッサ91による情報処理が、演算部30による情報処理に対応している。
情報処理装置3は、プロセッサ91が、メモリ92で記憶されている情報処理装置3の動作を実行するための、コンピュータで実行可能な、コンピュータプログラムを読み出して実行することにより実現される。情報処理装置3の動作を実行するためのプログラムであるコンピュータプログラムは、情報処理装置3の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
情報処理装置3で実行されるコンピュータプログラムは、演算部30を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
入力装置94は、ホール素子13から送られてくる情報を受け付けてプロセッサ91に送る。メモリ92は、第1閾値、第2閾値、磁石長、群間距離DC、素子間距離DA、着磁ピッチDB、ホール素子13の座標である素子座標などを記憶する。また、メモリ92は、プロセッサ91が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。出力装置93は、演算部30が算出したスケール部20Aに対するホール素子13の位置情報を表示装置などに出力する。
コンピュータプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、コンピュータプログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で情報処理装置3に提供されてもよい。なお、情報処理装置3の機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1A~1C 絶対位置検出装置、3 情報処理装置、10,50 センサ部、11 プリント基板、12A,12B 検出素子群、13 ホール素子、14 受発光素子、20A~20C スケール部、21 ベース材、22N,24N N極磁石、22S,24S S極磁石、23,25 磁石、27 反射板、30 演算部、31 記憶部、41 反射部、42 透過部、71 固定子、72 可動子、91 プロセッサ、92 メモリ、93 出力装置、94 入力装置、100A,100B 絶対位置検出システム。
Claims (10)
- 互いに異なる出力を行うための出力対を前記異なる出力が交互になるように配置された第1の部材を有するとともに可動子または固定子に配置されたスケール部と、
前記スケール部の移動方向に第1の間隔で配置されて前記第1の部材の位置に対応する位置対応情報を検出する検出素子を複数有した検出素子群が、前記スケール部の移動方向に第2の間隔で配置されたセンサ部と、
前記検出素子のうちの第1の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第1の値と、前記第1の検出素子を含んだ前記検出素子群内で前記第1の検出素子に隣接する第2の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第2の値とを比較し、比較結果に基づいて、前記出力の強度分布が前記移動方向でずれ始める位置である歪み境界位置を検出し、前記歪み境界位置の検出に用いた前記第1の検出素子および前記第2の検出素子の何れか一方を基準検出素子とした場合に、前記基準検出素子の前記センサ部における位置である第1の素子座標、前記検出素子のうち前記基準検出素子を含んだ前記検出素子群に含まれる第3の検出素子の前記センサ部における位置である第2の素子座標、前記第1の間隔、前記出力対の前記移動方向における長さである第3の間隔、および前記第3の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第3の値に基づいて、前記第1の部材の前記移動方向の端部の位置である端部位置に対する前記第3の検出素子の位置を算出し、前記端部位置に対する前記第3の検出素子の位置と前記第1の部材の移動方向の長さとに基づいて前記可動子と前記固定子との間の位置関係を算出する演算部と、
を備えることを特徴とする絶対位置検出装置。 - 前記出力対は、N極磁石とS極磁石とを有し、
前記第1の部材は、前記N極磁石と前記S極磁石とが交互になるように前記移動方向に沿って配置された磁石であり、
前記検出素子は、前記位置対応情報として、前記磁石の位置に応じた磁場強度を検出し、
前記第1の値は、前記第1の検出素子での前記磁場強度に対応するインクリメンタル位置の値であり、
前記第2の値は、前記第2の検出素子での前記磁場強度に対応するインクリメンタル位置の値である、
ことを特徴とする請求項1に記載の絶対位置検出装置。 - 前記出力対は、N極磁石とS極磁石とを有し、
前記第1の部材は、前記N極磁石と前記S極磁石とが交互になるように前記移動方向に沿って配置された磁石であり、
前記検出素子は、前記位置対応情報として、前記磁石の位置に応じた磁場強度に対応する情報を検出し、
前記第1の値は、前記第1の検出素子での前記磁場強度の値であり、
前記第2の値は、前記第2の検出素子での前記磁場強度の値である、
ことを特徴とする請求項1に記載の絶対位置検出装置。 - 前記出力対は、光を反射する反射部と前記光を透過する透過部とを有し、
前記第1の部材は、前記反射部と前記透過部とが交互になるように前記移動方向に沿って配置された反射板であり、
前記センサ部は、前記反射板に前記光を発光する発光素子を有し、
前記検出素子は、前記位置対応情報として、前記反射板の位置に応じた光強度を検出し、
前記第1の値は、前記第1の検出素子での前記光強度に対応するインクリメンタル位置の値であり、
前記第2の値は、前記第2の検出素子での前記光強度に対応するインクリメンタル位置の値である、
ことを特徴とする請求項1に記載の絶対位置検出装置。 - 前記出力対は、光を反射する反射部と前記光を透過する透過部とを有し、
前記第1の部材は、前記反射部と前記透過部とが交互になるように前記移動方向に沿って配置された反射板であり、
前記センサ部は、前記反射板に前記光を発光する発光素子を有し、
前記検出素子は、前記位置対応情報として、前記反射板の位置に応じた光強度に対応する情報を検出し、
前記第1の値は、前記第1の検出素子での前記光強度に対応する値であり、
前記第2の値は、前記第2の検出素子での前記光強度に対応する値である、
ことを特徴とする請求項1に記載の絶対位置検出装置。 - 前記演算部は、前記第1の検出素子と前記第2の検出素子との間の素子間のうち、前記第1の値と前記第2の値との差分が特定値以上である素子間に前記端部位置があると判定する、
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1つに記載の絶対位置検出装置。 - 前記演算部は、前記第1の検出素子と前記第2の検出素子との間の素子間のうち、前記第1の値と前記第2の値との差分の絶対値が、特定値以上となる素子間に前記端部位置があると判定する、
ことを特徴とする請求項1から6の何れか1つに記載の絶対位置検出装置。 - 前記演算部は、前記検出素子群内での前記第1の検出素子と前記第2の検出素子との間の距離である素子間距離と、前記磁石の着磁ピッチとの関係に応じた補正値で、前記第1の値と前記第2の値との差分を補正したうえで、前記端部位置を判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の絶対位置検出装置。 - 前記第2の間隔は、前記第1の部材の前記移動方向の寸法以下であり、前記第1の間隔よりも長い、
ことを特徴とする請求項1から8の何れか1つに記載の絶対位置検出装置。 - 互いに異なる出力を行うための出力対を前記異なる出力が交互になるように配置された第1の部材を有するとともに可動子または固定子に配置されたスケール部と、前記スケール部の移動方向に第1の間隔で配置されて前記第1の部材の位置に対応する位置対応情報を検出する検出素子を複数有した検出素子群が、前記スケール部の移動方向に第2の間隔で配置されたセンサ部と、を備えた絶対位置検出装置が、前記検出素子のうちの第1の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第1の値と、前記第1の検出素子を含んだ前記検出素子群内で前記第1の検出素子に隣接する第2の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第2の値とを比較する比較ステップと、
前記絶対位置検出装置が、比較結果に基づいて、前記出力の強度分布が前記移動方向でずれ始める位置である歪み境界位置を検出する検出ステップと、
前記絶対位置検出装置が、前記歪み境界位置の検出に用いた前記第1の検出素子および前記第2の検出素子の何れか一方を基準検出素子とした場合に、前記基準検出素子の前記センサ部における位置である第1の素子座標、前記検出素子のうち前記基準検出素子を含んだ前記検出素子群に含まれる第3の検出素子の前記センサ部における位置である第2の素子座標、前記第1の間隔、前記出力対の前記移動方向における長さである第3の間隔、および前記第3の検出素子で検出された前記位置対応情報に対応する第3の値に基づいて、前記第1の部材の前記移動方向の端部の位置である端部位置に対する前記第3の検出素子の位置を算出し、前記端部位置に対する前記第3の検出素子の位置と前記第1の部材の移動方向の長さとに基づいて前記可動子と前記固定子との間の位置関係を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とする絶対位置検出方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/004435 WO2023148923A1 (ja) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 |
JP2022541869A JP7162781B1 (ja) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 |
DE112022005205.8T DE112022005205T5 (de) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | Vorrichtung zum Erfassen einer Absolutposition und Verfahren zum Erfassen einer Absolutposition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/004435 WO2023148923A1 (ja) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023148923A1 true WO2023148923A1 (ja) | 2023-08-10 |
Family
ID=83806051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/004435 WO2023148923A1 (ja) | 2022-02-04 | 2022-02-04 | 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7162781B1 (ja) |
DE (1) | DE112022005205T5 (ja) |
WO (1) | WO2023148923A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05340426A (ja) * | 1992-06-08 | 1993-12-21 | Nippon Thompson Co Ltd | リニアエンコーダ及びこれを具備した案内ユニット |
JPH06235608A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Toyota Auto Body Co Ltd | リニアエンコーダ |
JP2002168656A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Mitsutoyo Corp | 相対位置を検出するためのエンコーダ |
EP3588014A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-01 | Robert Bosch GmbH | Sensor device and method for detecting a position of a carrier in a transport system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2401954T3 (es) | 2009-03-10 | 2013-04-25 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Método y disposición para posicionamiento por DL-OTDOA (diferencia de tiempo de llegada observada en enlace descendente) en un sistema de comunicaciones inalámbricas de LTE (evolución de largo plazo) |
JP2011061995A (ja) | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Nikon Corp | リニアモータ及びリニアモータの位置検出方法 |
BR112015015522A2 (pt) | 2012-12-31 | 2017-07-11 | Koninklijke Philips Nv | método para reduzir artefatos de movimento em sinais de ecg e aparelho para reduzir os artefatos de movimento nos sinais de ecg |
-
2022
- 2022-02-04 DE DE112022005205.8T patent/DE112022005205T5/de active Pending
- 2022-02-04 JP JP2022541869A patent/JP7162781B1/ja active Active
- 2022-02-04 WO PCT/JP2022/004435 patent/WO2023148923A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05340426A (ja) * | 1992-06-08 | 1993-12-21 | Nippon Thompson Co Ltd | リニアエンコーダ及びこれを具備した案内ユニット |
JPH06235608A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Toyota Auto Body Co Ltd | リニアエンコーダ |
JP2002168656A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Mitsutoyo Corp | 相対位置を検出するためのエンコーダ |
EP3588014A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-01 | Robert Bosch GmbH | Sensor device and method for detecting a position of a carrier in a transport system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112022005205T5 (de) | 2024-08-14 |
JP7162781B1 (ja) | 2022-10-28 |
JPWO2023148923A1 (ja) | 2023-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8013596B2 (en) | Position detector and positioning device | |
JP5885382B2 (ja) | 電磁誘導式直線型エンコーダ | |
KR101910672B1 (ko) | 위치 검출 장치용 포토 센서, 이를 이용한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법 | |
JP2013099192A5 (ja) | ||
KR102002077B1 (ko) | 반사형 포토 센서를 이용한 위치 검출 장치 | |
KR101420118B1 (ko) | 위치 센서와 위치 검출 방법 | |
US20160041005A1 (en) | Magnetic Position Sensor and Position Detecting Method | |
JP6015776B2 (ja) | 変位センサ及び変位の検出方法 | |
JP2012177755A (ja) | レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末装置 | |
JP7162781B1 (ja) | 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法 | |
JP6206458B2 (ja) | 移動体、及び、移動体の位置検出方法 | |
KR20190000004A (ko) | 영구자석 이동형 엔코더리스 리니어 모터 및 그 제어방법 | |
US20040027587A1 (en) | Position detecting apparatus, and optical apparatus and position detecting method comprising this | |
JP2012002578A (ja) | リニアモータの位置検出システム | |
US7196511B2 (en) | Magnetic position detecting apparatus having a plurality of magnetic resistance circuits arranged in a comblike shape | |
JP4768799B2 (ja) | エンコーダ | |
JP2010115020A (ja) | 位置センサユニット、3相交流型リニアモータ | |
WO2024079787A1 (ja) | 磁気式エンコーダ | |
TWI818568B (zh) | 鏡頭模組(六) | |
JP6130628B2 (ja) | 反射型フォトセンサを用いたカメラのレンズ位置検出装置 | |
JP6374129B1 (ja) | 位置検出装置 | |
JP2002286506A (ja) | 光学スケールを用いた寸法測定装置 | |
JP2007178158A (ja) | 磁気ライン式位置センサ | |
JP2010008063A (ja) | 位置決め装置 | |
JP2010008064A (ja) | 位置決め装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2022541869 Country of ref document: JP |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22924833 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 112022005205 Country of ref document: DE |