JP2813757B2 - 位置測定装置 - Google Patents

位置測定装置

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JP2813757B2
JP2813757B2 JP6088830A JP8883094A JP2813757B2 JP 2813757 B2 JP2813757 B2 JP 2813757B2 JP 6088830 A JP6088830 A JP 6088830A JP 8883094 A JP8883094 A JP 8883094A JP 2813757 B2 JP2813757 B2 JP 2813757B2
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    • 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
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    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一方の物体に連結す
る周期的な測定目盛を他方の物体に連結する走査ユニッ
トの磁気抵抗素子で走査して、位置に依存する出力信号
を発生させ、これ等の出力信号から評価装置内で二つの
物体の相対位置の測定値を形成する位置測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の位置測定装置は特に工作機械で
加工すべき加工品に対する工具の相対位置を測定するた
めに使用される。
【０００３】欧州特許第 0 151 002 B1 号明細書には、
相対運動する二つの物体の相対位置を測定する磁気位置
測定装置が開示されている。この装置では、周期的な測
定目盛が図１９の走査ユニットによりそれぞれ４つの磁
気抵抗素子から成る２群を用いて原点対称な出力信号を
発生させるために走査される。位相角度 0°と 180°の
出力信号を有する２つの群の４つの磁気抵抗素子は第一
半ブリッジ回路に対する直列回路を形成し、位相角度 9
0°と 270°の出力信号を有する２つの群の４つの磁気
抵抗素子は第二半ブリッジ回路に対する直列回路を形成
するように結線されている。両方の半ブリッジ回路の２
つの中間タップには、後続する評価装置の位置測定値を
求めるため 90°の位相差を有する２つの原点対称出力
信号が出力する。しかし、この位置測定装置では、磁気
抵抗素子の接続導線が何重にも交差するため、薄膜技術
で形成された交差接続導線の間に絶縁層を設ける必要が
あり、それに必要な調質が２つの原点対称な出力信号の
ヒステリシスを高めると言う難点がある。このように絶
縁層や交差する層を余計に設けることは走査ユニットを
高価なものにし、仕上げ段階で不良品となる可能性が高
い。
【０００４】ドイツ特許第 37 19 328号明細書には、同
じような磁気位置測定装置が開示されている。この装置
では、周期的な測定目盛が図２Ａの走査ユニットにより
それぞれ４つの磁気抵抗素子からなる４群を用いて原点
対称な出力信号を発生させるために走査される。接続導
線の交差を避けるため、各群の４つの磁気抵抗素子はも
はや測定目盛の１目盛周期内に一緒に配設されていな
い。特に、同じ群の位相角 0°の出力信号を有する磁気
抵抗素子と位相角 180°の出力信号を有する磁気抵抗素
子（プッシュプル素子）との間、および同じ群の位相角
90°の出力信号を有する磁気抵抗素子と位相角 270°
の出力信号を有する磁気抵抗素子（プッシュプル素子）
との間には、測定方向に測定目盛の５以上の目盛周期が
生じる。それ故、５以上の目盛周期にわたって延びる擾
乱の影響しかフィルターできない。何故なら、この例で
は、擾乱の影響が一体をなすプッシュプル素子に同じよ
うに影響を与えるからである。これに反して、５目盛周
期以下の波長の短い擾乱の影響は測定精度に不利な影響
を与える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、冒
頭に述べた類の位置測定装置にあって、接続導線が交差
することを大幅に排除でき、波長の短い擾乱の影響が測
定精度に影響を与えない、磁気抵抗素子の配置を提示す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、一方の物体２に連結する周期的な測定目盛３を
他方の物体４に連結する走査ユニット５の磁気抵抗素子
Ａｎ，Ｂｎで走査して、位置に依存する出力信号Ｓ１，
Ｓ２を発生させ、これ等の出力信号から評価装置内で二
つの物体２，４の相対位置の測定値を形成する位置測定
装置にあって、 ａ）走査ユニット５がそれぞれ４つの磁気抵抗素子Ａｎ
−Ｂｎから成る二つの群Ａ，Ｂの少なくとも一つの基本
配置を有し、 ｂ）各基本配置の第一群Ａの磁気抵抗素子Ａｎを測定目
盛３の１目盛周期ｔ内に目盛周期ｔの１／４の相互間隔
Ｍ１にして配置し、 ｃ）各基本配置の第二群Ｂの４つの磁気抵抗素子Ｂｎを
測定目盛３の目盛周期ｔの３／４の相互間隔にして配置
し、 ｄ）二つの群Ａ，Ｂの同相あるいは逆相の磁気抵抗素子
Ａｎ，Ｂｎをそれぞれ互いに電気接続し、 ｅ）二つの群Ａ，Ｂの中心Ｍ１から始めて、一方の群Ａ
のｎ番目の磁気抵抗素子Ａｎが他の磁気抵抗素子Ａｎ，
Ｂｎを中間接続することなく、それぞれ他方の群Ｂのｎ
番目の磁気抵抗素子Ｂｎに直接電気接続していて、これ
等の電気接続部が交差していない、 ことによって解決されている。
【０００７】更に、この発明による他の有利な構成は、
特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００８】
【実施例】以下では、この発明の実施例を図面に基づき
より詳しく説明する。図１には、第一位置測定装置の縦
断面が模式的に示してある。この装置では、磁気抵抗材
料の目盛板１が何らかの方法で第一物体２に固定されて
いる。目盛板１の表面には、測定方向Ｘに交互に逆極の
磁気領域ＮＳを有する周期的な測定目盛３がある。これ
等の領域の境界には、二つのＮ極ＮＮあるいは二つのＳ
極ＳＳが互いに隣接している。測定目盛３は目盛周期ｔ
を有し、この目盛は各領域ＮＳの磁極間隔によって決ま
る。第二物体４には走査ユニット５が連結している。こ
の走査ユニットは位置に依存する出力信号を発生させる
ため、目盛板１の測定目盛３を走査する。得られた出力
信号から後続する評価装置内で二つの物体２，４の相対
位置に対する位置測定値が形成される。上記の二つの物
体２，４は図示していない工作機械の二つの機械部品に
よって構成されている。走査ユニット５には走査板６が
設けてある。この走査板の空いた表面上には、それぞれ
４つの磁気抵抗素子Ａn,Ｂn (n＝ 1, 2, 3, 4)から成る
二つの群Ａ，Ｂが配設され、これ等の抵抗素子は基本配
置を構成する。
【０００９】図２によれば、両方の群Ａ，Ｂの帯状の磁
気抵抗素子Ａn,Ｂn が測定方向Ｘに延び、測定方向Ｘに
互いに平行に配設されている。第一群Ａの４つの磁気抵
抗素子Ａ1 〜Ａ4 は第一目盛周期ｔ1 の４分の１の相対
位相差を有する測定目盛３の第一目盛周期にわたって延
びている。ここでｔ1 ＝ｔ2 ＝ｔ3 ＝ｔn ＝ｔである。
従って、位相角 0°の出力信号を有する第一磁気抵抗素
子Ａ1 が第一目盛周期ｔ1 の第一位置「 0°」に、位相
角 90°の出力信号を有する第二磁気抵抗素子Ａ2 が第
一目盛周期ｔ1 の第二位置「 90°」に、位相角 180°
の出力信号を有する第三磁気抵抗素子Ａ3 が第一目盛周
期ｔ1 の第三位置「 180°」に、そして位相角 270°の
出力信号を有する第四磁気抵抗素子Ａ3 が第一目盛周期
ｔ1 の第四位置「 270°」に配設されている。
【００１０】第二群Ｂの４つの磁気抵抗素子Ｂ1 〜Ｂ4
は測定目盛３の隣の目盛周期ｔ2,ｔ3,ｔ4 に配設されて
いる。磁気抵抗素子Ｂ1 〜Ｂ4 の相対間隔は 3t/4 であ
る。両方の群Ａ，Ｂの中心Ｍ1 から始めて、それぞれ一
方の群ＡのＮ番目の磁気抵抗素子Ａn が他方の群ＢのＮ
番目の磁気抵抗素子Ｂn に直接電気接続している。つま
り、直列に結線されている。一方の群Ａと他方の群Ｂの
相互に接続された素子Ａn,Ｂn はそれぞれ目盛に関して
同じ位相角を有する。位相角 270°の素子Ａ4は位相角
270°の素子Ｂ4 に直列に結線され、位相角 180°の素
子Ａ3 は位相角180°の素子Ｂ3 に、位相角 90°の素子
Ａ2 は位相角 90°の素子Ｂ2 に、そして位相角 0°の
素子Ａ1 は位相角 0°の素子Ｂ1 に結線されている。基
本配置の二つの群Ａ，Ｂは目盛周期ｔの中間間隔Ｍ1 の
間隔を置いて配置されている。
【００１１】図３によれば、位相角 0°の出力信号を有
する二つの磁気抵抗素子Ａ1,Ｂ1 は第一半ブリッジ回路
Ｈ1 の上ブリッジ分岐路に、位相角 180°の出力信号を
有する二つの磁気抵抗素子Ａ3,Ｂ3 は第一半ブリッジ回
路Ｈ1 の下ブリッジ分岐路に、位相角 90°の出力信号
を有する二つの磁気抵抗素子Ａ2,Ｂ2 は第二半ブリッジ
回路Ｈ2 の上ブリッジ分岐路に、そして位相角 270°の
出力信号を有する二つの磁気抵抗素子Ａ4,Ｂ4 は第二半
ブリッジ回路Ｈ2 の下ブリッジ分岐路にそれぞれ直列に
接続されている。二つの半ブリッジ回路Ｈ1,Ｈ2 の一方
の極に電圧Ｕが、また他方の極に接地電位Ｅが印加し、
並列に接続されている。測定目盛３に対して走査ユニッ
ト５が測定運動をすると、第一半ブリッジ回路Ｈ1 の中
間タップに位相角 0°の第一原点対称出力信号Ｓ1 が、
また第二半ブリッジ回路Ｈ2 の中間タップに位相角 90
°の第二原点対称出力信号Ｓ2 が出力する。これ等の出
力信号の信号周期は測定目盛３の目盛周期ｔに一致す
る。二つの原点対称出力信号Ｓ1,Ｓ2 の間に 90°の位
相差があるので、測定方向Ｘを弁別できる。二つの原点
対称出力信号Ｓ1,Ｓ2 は二つの物体２，４の相対位置に
対する位置測定値を求めるため、補間ユニットを備えた
図示していない評価装置に導入される。
【００１２】図４によれば、図２の基本配置は、それぞ
れ４つの磁気抵抗素子Ｃ1 〜Ｃ4 から成る第三群Ｃとそ
れぞれ４つの磁気抵抗素子Ｄ1 〜Ｄ4 から成る第三群Ｄ
を有する図２の他の基本配置によって補完される。二つ
の基本配置は相次いで直列に接続され、目盛周期ｔの相
互中心間隔Ｍ2 を有する。一方の群Ｂの各素子Ｂn は他
方の群Ｃの同相の素子Ｃn に直列接続されている。これ
等の接続も選択された配置によって交差なしに行える。
【００１３】図５によれば、第一半ブリッジ回路Ｈ1 の
上ブリッジ分岐路の位相角 0°の出力信号を有する４つ
の磁気抵抗素子Ａ1,Ｂ1,Ｃ1,Ｄ1 ，また第一半ブリッジ
回路Ｈ1 の下ブリッジ分岐路の位相角 180°の出力信号
を有する４つの磁気抵抗素子Ａ3,Ｂ3,Ｃ3,Ｄ3 ，および
第二半ブリッジ回路Ｈ2 の上ブリッジ分岐路の位相角90
°の出力信号を有する４つの磁気抵抗素子Ａ2,Ｂ2,Ｃ2,
Ｄ2 ，また第二半ブリッジ回路Ｈ2 の下ブリッジ分岐路
の位相角 270°の出力信号を有する４つの磁気抵抗素子
Ａ4,Ｂ4,Ｃ4,Ｄ4 がそれぞれ直列接続されている。二つ
の半ブリッジ回路Ｈ1,Ｈ2 の一方の極に電圧Ｕが、また
他方の極に接地電位Ｅが印加している。測定目盛３に対
する走査ユニット５が測定運動をすると、第一半ブリッ
ジ回路Ｈ1 の中間タップに位相角 0°の第一原点対称出
力信号Ｓ1 が、また第二半ブリッジ回路Ｈ2 の中間タッ
プに位相 90°の第二原点対称出力信号Ｓ2 が出力す
る。これ等の出力信号の信号周期は測定目盛３の目盛周
期ｔに一致する。二つの原点対称出力信号Ｓ1,Ｓ2 の間
に 90°の位相差があるので、測定方向Ｘを弁別でき
る。二つの原点対称出力信号Ｓ1,Ｓ2 は二つの物体２，
４の相対位置に対する位置測定値を求めるため、補間ユ
ニットを備えた図示していない評価装置に導入される。
【００１４】二つの基本配置の代わりに、図２による多
数の基本配置を直列に接続することもできる。信号を増
幅するため、図２の基本配置を多数並列に接続すると有
利である。Ｍ2 ＝ tの相互間隔を有する二つの基本配置
をこのような並列接続回路が図６に示してある。素子Ａ
n,Ｂn,Ｃn,Ｄn を半ブリッジ回路Ｈ1 〜Ｈ4 にする結線
図が図７に示してある。二つの群ＣとＤの磁気抵抗素子
Ｃn,Ｄn によって他の半ブリッジ回路Ｈ3 とＨ4 が形成
される。半ブリッジ回路Ｈ3 も同じように位相角 0°の
信号Ｓ1 を出力し、半ブリッジ回路Ｈ4 も位相角 90°
の信号Ｓ2 を出力する。第二基本配置の磁気抵抗素子Ｃ
n,Ｄn は半ブリッジ回路Ｈ3,Ｈ4 内に半ブリッジ回路Ｈ
1,Ｈ2 の第一基本配置の素子Ａn,Ｂn に対して既に詳し
く説明した配置と同じように配設されている。それ故、
これ以上の説明は省略する。図示していないが、二つ以
上の基本配置を並列に接続することもできる。
【００１５】他の有利な可能性は、図４と５に示す直列
回路をこれ等の直列回路の一つまたはそれ以上のに並列
に接続することにある。この他の直列回路の素子には記
号Ａ1n, Ｂ1nが付けてある。この配置を図８に示す。こ
れに対応する回路は図９に詳しく示してある。第一半ブ
リッジ回路Ｈ1 の信号Ｓ1 を発生するため、他の半ブリ
ッジ回路Ｈ3 が並列に接続されていることが分かる。同
じように、第二半ブリッジ回路Ｈ2 の信号Ｓ2 を発生す
るため、他の半ブリッジ回路Ｈ4 が並列に接続されてい
る。二つの直列回路の間隔は目盛周期ｔに一致する。
【００１６】同様に、図６と図７の多数の並列回路を直
列接続できる。この配置は図示していない。基本配置の
磁気抵抗素子Ａn,Ｂn は以下で説明する図１０〜１５に
示すように全ブリッジ回路にも接続できる。
【００１７】図１０によれば、二つの群Ａ，Ｂの帯状の
磁気抵抗素子Ａn,Ｂn が測定方向Ｘに垂直に延びてい
て、互いに測定方向Ｘに平行に配設されている。第一群
Ａの４つの磁気抵抗素子Ａ1 〜Ａ4 は測定目盛３の第一
目盛周期ｔ1 にわたり第一目盛周期ｔ1 の４分の１の位
相の相互のずれをもって延びている。ここでｔ1 ＝ｔ2
＝ｔ3 ＝ｔn ＝ｔである。従って、位相角 0°の出力信
号を有する第一磁気抵抗素子Ａ1 が第一目盛周期ｔ1 の
第一位置「0°」に、位相角 90°の出力信号を有する第
二磁気抵抗素子Ａ2 が第一目盛周期ｔ1 の第二位置「 9
0°」に、位相角 180°の出力信号を有する第三磁気抵
抗素子Ａ3 が第一目盛周期ｔ1 の第三位置「 180°」
に、そして位相角 270°の出力信号を有する第四磁気抵
抗素子Ａ4が第一目盛周期ｔ1 の第四位置「 270°」に
配設されている。
【００１８】第二群Ｂの４つの磁気抵抗素子Ｂ1 〜Ｂ4
は測定目盛３の隣接する目盛周期ｔ2,ｔ3,ｔ4 に配設さ
れている。磁気抵抗素子Ｂ1 〜Ｂ4 の相互間隔は 3t/4
である。第一群Ａの最後の素子Ａ4 と第二群Ｂの最初の
素子Ｂ2 の間隔は t/2である。二つの群Ａ，Ｂの中心Ｍ
1 から出発して、つまり両方の群Ａ，Ｂの間隔Ｍ1 でそ
れぞれ一方の群ＡのＮ番目の磁気抵抗素子Ａn が他方の
群ＢのＮ番目の磁気抵抗素子Ｂn に電気接続し、ここで
Ｎ＝１〜４である。従って、位相角 270°を有する素子
Ａ4 は位相角 90°を有する素子Ｂ2 に電気接続し、位
相角 180°を有する素子Ａ3 は位相角 0°を有する素子
Ｂ1 に、位相角 90°を有する素子Ａ2は位相角 270°を
有する素子Ｂ4 に、また位相角 0°を有する素子Ａ1 は
位相角180°を有する素子Ｂ3 に電気接続する。一方の
群Ａの各素子Ａn は他方の群Ｂの逆相の素子Ｂn に接続
する。配置を選択することにより、一方の群Ａの素子Ａ
n と他方の群Ｂの素子Ｂn との間の接続導線が交差しな
い。
【００１９】図１１には、個々の磁気抵抗素子Ａn,Ｂn
をどのように接続するかが詳細に示してある。位相角 0
°を有する第一群Ａの素子Ａ1 は第一半ブリッジ回路の
第一分岐路を形成し、第二分岐路には 180°を有する第
二群Ｂの素子Ｂ3 が配設され、中間タップに位相角 0°
を有する信号Ｓ1bが出力する。第一半ブリッジ回路に平
行に素子Ａ3,Ｂ1 を有する第二半ブリッジ回路が配設さ
れている。素子Ａ1 に平行に同じ群Ａの逆相素子Ａ3 が
配設され、素子Ｂ3 に平行に同じ群Ｂの逆相素子Ｂ1 が
配設されている。中間タップから 180°ほど互いに位相
のずれた信号Ｓ1aとＳ1bが取り出せる。両方の半ブリッ
ジ回路は全ブリッジ回路を形成し、素子Ａ1,Ａ3 には電
源電圧Ｕが、また素子Ｂ3 には接地電位Ｅが印加する。
この第一全ブリッジ回路Ｖ1 に対して並列に第二全ブリ
ッジ回路Ｖ2 が配設されている。第二全ブリッジ回路Ｖ
2 は第一全ブリッジ回路Ｖ1 と同じように構成されてい
る。一方の半ブリッジ回路は素子Ａ2 とＢ4 によって、
また他方の半ブリッジ回路は素子Ａ4 とＢ2 によって形
成される。中間タップから 180°互いに位相のずれた信
号Ｓ2aとＳ2bが取り出せる。第二全ブリッジ回路Ｖ2 の
素子Ａ2,Ａ4,Ｂ4,Ｂ2 の位相角は、第一全ブリッジ回路
Ｖ1 の素子Ａ1,Ａ3,Ｂ3,Ｂ1 の位相角と 90°異なるの
で、信号Ｓ1aとＳ1bの位相角も信号Ｓ2aとＳ2bの位相角
とは 90°異なる。
【００２０】既に説明した図２〜９の配置と同じよう
に、図１０と図１１の多くの基本配置を接続して直列回
路、並列回路あるいは混成直列・並列回路にできる。二
つの基本配置のこのような直列回路が図１２と図１３に
示してある。測定方向Ｘには、第一基本配置の最後の素
子Ｂ3 の外に、第二基本配置の素子Ｃn を有する第一素
子Ｃは目盛周期ｔの間隔Ｍ2 に配置されている。第一基
本配置の各素子Ｂn はそれぞれ他の基本配置の同相の素
子Ｃn に直列に接続され、素子Ｂn,Ｃn は交差しないよ
うに相互に接続されている。同じように、第二基本配置
の第二群Ｄは第一基本配置の第一群Ａの素子Ａn の外に
目盛周期ｔの間隔Ｍ2 に配置されている。二つの群Ｄ，
Ａの同相素子Ｄn,Ａn はそれぞれ直列に接続され、相互
に交差しないように接続される。
【００２１】図１０と図１１の基本配置を多数並列に接
続する他の可能性もある。この配置を図１４と１５に示
す。二つの基本配置が t/2の相互間隔Ｍ2 で隣接配置さ
れている。同じ信号タップがそれぞれ相互に接続されて
いる。
【００２２】説明した半ブリッジ回路と同じように、図
示しない方法でここでも直列回路と並列回路を組み合わ
せることが可能である。４つの信号Ｓ1a, Ｓ1b, Ｓ2a,
Ｓ2bから互いに 90°位相のずれた２つの信号を得るた
め、逆相の信号Ｓ1a, Ｓ1bおよびＳ2a, Ｓ2bが差動増幅
器に導入され、その出力端に互いに 90°位相のずれた
信号Ｓ1,Ｓ2 が出力する。
【００２３】図示しないが、基本配置の各群に４つ以上
の磁気抵抗素子を配置することもできる。このことは全
ての実施例に当てはまる。既に説明したように、この発
明により、一方の群Ａの磁気抵抗素子Ａn を他方の群Ｂ
の対応する素子Ｂn に交差しないように接続することが
重要である。これは説明した配置、つまり素子Ａn,Ｂn
の選択された順序によって達成される。群Ａ，Ｂの中心
Ｍ1 から始めて、Ｎ番目の素子Ａn,Ｂn の接続導線がＮ
＋１番目の素子Ａn+1,Ｂn+1 の接続導線よりも素子Ａn,
Ｂn の近くを通り、全ての接続導線が互いに平行になる
ように、素子Ａn,Ｂn の接続導線を選ぶ。
【００２４】注意すべきことは、素子の指数 nが測定目
盛３に関して素子の位相角を規定する点にある。例え
ば、n ＝ 1〜 4の場合、n ＝ 1で位相角 0°が、n ＝ 2
で位相角 90°が、n ＝ 3で位相角 180°が、そしてn
＝ 4で位相角 270°が規定される。これに反して、指数
Ｎは基準点から始めて、連続する素子の通し番号に相当
する。
【００２５】この発明は図示する測長装置に限定される
ものでなく、測角装置にも使用できる。測定目盛およ
び、場合によって、測定目盛を走査する磁気抵抗素子も
直線でなく、円弧や閉じた円の上に配置することもでき
る。測角装置に使用する場合には、この発明によれば、
磁気抵抗素子を有する基本配置が全周にわたって配置さ
れている場合、周回走査を行うと有利である。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
磁気抵抗素子の配置を用いると、接続導線が交差するこ
とを大幅に排除でき、波長の短い擾乱の影響が測定精度
に影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】位置測定装置の縦断面図である。
【図２】第一基本配置を示す図である。
【図３】図２の回路図である。
【図４】他の第一基本配置を示す図である。
【図５】図４の回路図である。
【図６】他の第一基本配置を示す図である。
【図７】図６の回路図である。
【図８】他の第一基本配置を示す図である。
【図９】図８の回路図である。
【図１０】第二基本配置を示す図である。
【図１１】図１０の回路図である。
【図１２】他の第二基本配置を示す図である。
【図１３】図１２の回路図である。
【図１４】他の第二基本配置を示す図である。
【図１５】図１４の回路図である。
【符号の説明】
２，４ 移動物体 ３ 測定目盛 ５ 走査ユニット Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 群 Ａn,Ｂn,Ｃn,Ｄn 磁気抵抗素子 Ｍ1 中心 Ｓ1,Ｓ2 出力信号 Ｈ1,Ｈ2 半ブリッジ回路 ｔ 目盛周期
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲラルト・メッツ ドイツ連邦共和国、83368 ザンクト・ ゲオルゲン、ライファイゼンストラー セ、８ (56)参考文献 特開 平４−291101（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231586（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−178816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01D 5/245 G01B 7/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の物体（２）に連結する周期的な測
    定目盛（３）を他方の物体（４）に連結する走査ユニッ
    ト（５）の磁気抵抗素子（Ａｎ，Ｂｎ）で走査して、位
    置に依存する出力信号Ｓ１，Ｓ２を発生させ、これ等の
    出力信号から評価装置内で二つの物体（２，４）の相対
    位置の測定値を形成する位置測定装置において、 ａ）走査ユニット（５）がそれぞれ４つの磁気抵抗素子
    （Ａｎ−Ｂｎ）から成る二つの群（Ａ，Ｂ）の少なくと
    も一つの基本配置を有し、 ｂ）各基本配置の第一群（Ａ）の磁気抵抗素子（Ａｎ）
    を測定目盛（３）の１目盛周期ｔ内に目盛周期ｔの１／
    ４の相互間隔Ｍ１にして配置し、 ｃ）各基本配置の第二群（Ｂ）の４つの磁気抵抗素子
    （Ｂｎ）を測定目盛（３）の目盛周期ｔの３／４の相互
    間隔にして配置し、 ｄ）二つの群（Ａ，Ｂ）の同相あるいは逆相の磁気抵抗
    素子（Ａｎ，Ｂｎ）をそれぞれ互いに電気接続し、 ｅ）二つの群（Ａ，Ｂ）の中心（Ｍ１）から始めて、一
    方の群（Ａ）のｎ番目の磁気抵抗素子（Ａｎ）が他の磁
    気抵抗素子（Ａｎ，Ｂｎ）を中間接続することなく、そ
    れぞれ他方の群（Ｂ）のｎ番目の磁気抵抗素子（Ｂｎ）
    に直接電気接続していて、これ等の電気接続部が交差し
    ていない、 ことを特徴とする位置測定装置。
  2. 【請求項２】 二つの群（Ａ，Ｂ）のそれぞれ互いに直
    列に電気接続された素子（Ａｎ，Ｂｎ）が測定目盛
    （３）に関して同じ位相位置を有していて、半ブリッジ
    （Ｈ）のブリッジ分岐路を形成し、半ブリッジ回路
    （Ｈ）の一方のブリッジ分岐路の磁気抵抗素子（Ａｎ，
    Ｂｎ）の位相位置を他方のブリッジ分岐路の磁気抵抗素
    子（Ａｎ，Ｂｎ）の位相位置に対して目盛周期ｔの１／
    ２ほどずらし、位置に依存する出力信号Ｓ１，Ｓ２がブ
    リッジ分岐路の二つの接続点で出力することを特徴とす
    る請求項１に記載の位置測定装置。
  3. 【請求項３】 多数の基本配置を互いに直列に接続し、
    これ等の基本配置が測定方向（Ｘ）に１目盛周期ｔの相
    互間隔Ｍ２を有し、同じ位相位置を有する全ての磁気抵
    抗素子（Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎ）が直列に接続されて
    いて、二つの半ブリッジ（Ｈ１，Ｈ２）のそれぞれ一方
    の分岐路を形成することを特徴とする請求項２に記載の
    位置測定装置。
  4. 【請求項４】 多数の基本配置を互いに並列に接続し、
    これ等の基本配置が測定方向（Ｘ）に１目盛周期ｔの相
    互間隔Ｍ２を有することを特徴とする請求項２に記載の
    位置測定装置。
  5. 【請求項５】 基本配置の多数の直列回路が互いに並列
    に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の位
    置測定装置。
  6. 【請求項６】 二つの群（Ａ，Ｂ）のそれぞれ交差しな
    い状態で互いに接続された素子（Ａｎ，Ｂｎ）の位相位
    置が目盛周期ｔの１／２ほど異なり、二つの群（Ａ，
    Ｂ）が測定方向Ｘに目盛周期ｔの１／２の相互間隔Ｍ１
    にして配設されていて、交差しない状態で互いに接続さ
    れた２つの素子（Ａｎ，Ｂｎ）がそれぞれ半ブリッジ回
    路を形成し、半ブリッジ回路の中間タップにそれぞれ９
    ０°位相のずれた位置に依存する４つの出力信号Ｓ１
    ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂが出力することを特徴とす
    る請求項１に記載の位置測定装置。
  7. 【請求項７】 多数の基本配置を順次直列に接続し、基
    本配置がそれぞれ目盛周期ｔの相互間隔Ｍ２で配置され
    ていることを特徴とする請求項７に記載の位置測定装
    置。
  8. 【請求項８】 多数の基本配置を互いに並列に接続し、
    基本配置がそれぞれ目盛周期ｔの１／２の相互間隔Ｍ２
    で配置されていることを特徴とする請求項７に記載の位
    置測定装置。
  9. 【請求項９】 基本配置の多数の直列回路が互いに並列
    に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の位
    置測定装置。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4430467A1 (de) * 1994-08-27 1995-10-19 Danfoss As Anordnung zum Messen der Lage eines beweglichen Gegenstands
DE4442371A1 (de) * 1994-11-29 1996-05-30 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Maßverkörperung
US6246233B1 (en) 1994-12-30 2001-06-12 Northstar Technologies Inc. Magnetoresistive sensor with reduced output signal jitter and temperature compensation
DE19507303A1 (de) * 1995-03-02 1996-09-05 Siemens Ag Sensoreinrichtung mit einer Brückenschaltung von magnetoresistiven Sensorelementen
DE59706261D1 (de) * 1996-10-16 2002-03-14 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Optische positionsmesseinrichtung
JP3004924B2 (ja) † 1996-11-01 2000-01-31 株式会社ミツトヨ 磁気エンコーダ
JP4001989B2 (ja) * 1996-11-29 2007-10-31 ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 位置測定装置の走査部材
DE19652562C2 (de) * 1996-12-17 1999-07-22 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßeinrichtung
US5936400A (en) * 1996-12-23 1999-08-10 Federal Products Co. Magnetoresistive displacement sensor and variable resistor using a moving domain wall
EP0877228B1 (fr) * 1997-05-09 2003-08-06 Tesa Sa Capteur de type magnétorésistif pour mesure de dimension
EP0896206B1 (de) * 1997-08-07 2002-12-11 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung
EP1052473B1 (fr) 1997-12-22 2003-05-02 Brown & Sharpe Tesa S.A. Dispositifs de mesure magnétique avec reduction de la dissipation d'énergie ou mode de veille
DE10032143C2 (de) 1999-09-30 2002-07-18 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Ferraris-Sensor und Verfahren zum Betrieb eines Ferraris-Sensors
JP2001124589A (ja) * 1999-10-22 2001-05-11 Asahi Optical Co Ltd 磁気式エンコーダを搭載した測量機
JP2001124554A (ja) * 1999-10-22 2001-05-11 Asahi Optical Co Ltd 磁気式エンコーダを備えた測量機
US6674280B1 (en) * 1999-12-31 2004-01-06 Honeywell International Inc. Position detection apparatus with distributed bridge sensor
US6411081B1 (en) 2000-02-10 2002-06-25 Siemens Ag Linear position sensor using magnetic fields
JP3930227B2 (ja) * 2000-06-14 2007-06-13 ペンタックス株式会社 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機
US7408343B2 (en) * 2004-11-18 2008-08-05 Honeywell International Inc. Position detection utilizing an array of magnetic sensors with irregular spacing between sensing elements
US10649043B2 (en) * 2014-04-28 2020-05-12 Infineon Technologies Ag Magnetic field sensor device configured to sense with high precision and low jitter
EP2955492B1 (en) * 2014-06-13 2017-05-10 Nxp B.V. Sensor system with a full bridge configuration of four resistive sensing elements

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3583870D1 (de) * 1984-01-25 1991-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetmessaufnehmer.
JPH0623931Y2 (ja) * 1984-08-30 1994-06-22 株式会社ソキア 磁気スケール用検出器
JPH0820271B2 (ja) * 1984-10-03 1996-03-04 株式会社日立製作所 位置や速度を検出する装置
KR920008235B1 (ko) * 1986-06-10 1992-09-25 야마하 가부시끼가이샤 엔코더용 자기 저항 센서
JPH01178816A (ja) * 1988-01-11 1989-07-17 Alps Electric Co Ltd 磁気センサ
JPH02264818A (ja) * 1989-04-05 1990-10-29 Seiko Epson Corp 磁気エンコーダー
US5208535A (en) * 1990-12-28 1993-05-04 Research Development Corporation Of Japan Mr position detecting device
JP2924236B2 (ja) * 1991-03-20 1999-07-26 ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 磁気センサおよび位置検出装置
JP2898480B2 (ja) * 1992-09-14 1999-06-02 日東電工株式会社 加熱剥離性接着剤及び粘着部材
DE4233331C2 (de) * 1992-10-05 1995-06-01 Inst Mikrostrukturtechnologie Anordnung zur Bestimmung von Positionen

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