JP6208160B2 - Magnetic position detection device and magnetic position detection method - Google Patents
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Description
本発明は、磁気式位置検出装置および磁気式位置検出方法に関し、特に、磁気スケールおよび感磁素子を用いた磁気式位置検出装置および磁気式位置検出方法に関する。 The present invention relates to a magnetic position detection device and a magnetic position detection method, and more particularly to a magnetic position detection device and a magnetic position detection method using a magnetic scale and a magnetosensitive element.
従来から、磁気スケールおよび感磁装置を用いた磁気式位置検出装置が知られている。
たとえば、特許文献１の装置は、同心のリング状に設けられ互いに磁極数が異なる複数の磁気エンコーダと、各磁気エンコーダの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサと、各磁気センサの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出部と、この検出した位相差に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を算出する角度算出部とを備える。
Conventionally, a magnetic position detection device using a magnetic scale and a magnetic sensing device is known.
For example, the apparatus of
特許文献２の装置では、磁性的な性質が異なる第１磁性部と第２磁性部とからなる磁極対が磁極対幅２λの周期で配列された磁気スケールと、ｎ個の感磁素子がλ＝ｎＰとなるように感磁素子間隔Ｐで配列された感磁装置とが、予め定めた空隙を隔てて対向配置される。ｎ個の感磁素子から並列に出力された出力値を解析することにより、感磁装置と磁気スケール間の相対位置をλ／ｎの位置検出分解能として算出する。
In the apparatus of
しかしながら、特許文献１のような装置では、磁気スケールと感磁装置との間隙のばらつきや、磁気スケールの磁場または感磁素子の特性のばらつきなどにより、正弦波状の波形が歪み、その歪みが位相差の誤差となり、検出位置に誤差を生じる。
However, in an apparatus such as
また、特許文献２のような装置は、磁極対内に複数の感磁素子を配列することにより、磁極対内の位置を検出できるが、磁気スケールに対する感磁装置の位置を検出するには機械原点など基準となる位置情報が必要となる。
In addition, an apparatus such as
それゆえに、本発明の目的は、基準となる位置情報を必要とせずに、磁気スケールに対する感磁装置の位置を高精度に検出することができる磁気式位置検出装置および磁気式位置検出方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic position detecting device and a magnetic position detecting method capable of detecting the position of the magnetosensitive device with respect to the magnetic scale with high accuracy without requiring reference position information. It is to be.
本発明の磁気式位置検出装置は、移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む第１磁気スケールと、移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む第２磁気スケールと、第１磁気スケールおよび第２磁気スケールによって形成される磁場を検出する感磁装置とを備える。感磁装置は、第１磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、第１磁気スケールによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、第１磁気スケールの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する第１感磁素子群と、第２磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、第２磁気スケールによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、第２磁気スケールの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する第２感磁素子群とを含む。第１磁気スケールの磁極数と、第２磁気スケールとの磁極の差は２であり、かつ第１感磁素子群内の感磁素子の数と第１磁気スケールの磁極数との積は、第２感磁素子群内の感磁素子の数と第２磁気スケールの磁極数との積に等しい。本発明の磁気式位置検出装置は、さらに、第１感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、第１磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第１の位置情報を求める第１磁極対内位置演算部と、第２感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、第２磁気スケール磁極対内を分割した位置を表わす第２の位置情報を求める第２磁極対内位置演算部と、第１の位置情報および第２の位置情報に基づいて、第１磁気スケールおよび第２磁気スケールに対する感磁装置の位置を求める位置算出部と、第１磁気スケールの磁極内の位置情報の位相と第２磁気スケールの磁極内の位置情報の位相がずれている境界域を検出する境界域判定部と、境界域の第１磁気スケールおよび第２磁気スケールに対する感磁装置の位置を補正する位置補正部とを備える。 The magnetic position detecting device of the present invention includes a first magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction, and magnetic poles of equal length alternately arranged in the moving direction. N, a second magnetic scale including the magnetic pole S, and a magnetic sensing device that detects a magnetic field formed by the first magnetic scale and the second magnetic scale. The magnetosensitive device is disposed opposite to the first magnetic scale with a predetermined gap therebetween, and maintains relative to the arrangement direction of the first magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the first magnetic scale. The first magnetic sensitive element group that moves and detects a change in the magnetic field at the time of relative movement is arranged opposite to the second magnetic scale with a predetermined gap, and the magnetic field formed by the second magnetic scale is A second magnetosensitive element group that relatively moves in the arrangement direction of the second magnetic scale while maintaining a gap inside and detects a change in the magnetic field during the relative movement. The difference between the number of magnetic poles of the first magnetic scale and that of the second magnetic scale is 2, and the product of the number of magnetic sensitive elements in the first magnetic sensitive element group and the number of magnetic poles of the first magnetic scale is: It is equal to the product of the number of magnetic sensing elements in the second magnetic sensing element group and the number of magnetic poles of the second magnetic scale. The magnetic position detection apparatus of the present invention further includes a first position information for obtaining a first position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the first magnetic scale based on a detection result of a magnetic field change of the first magnetosensitive element group. A position calculating section in the magnetic pole pair, a position calculating section in the second magnetic pole pair for obtaining second position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair in the second magnetic scale based on the detection result of the magnetic field change of the second magnetosensitive element group; A position calculation unit for determining the position of the magnetic sensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale based on the first position information and the second position information, and the phase of the position information in the magnetic pole of the first magnetic scale A boundary region determination unit that detects a boundary region in which the phase information of the position information in the magnetic pole of the second magnetic scale is out of phase, and a position that corrects the position of the magnetosensitive device relative to the first magnetic scale and the second magnetic scale in the boundary region With the correction part Obtain.
本発明によれば、第１磁気スケールの磁極内の位置情報の位相と第２磁気スケールの磁極内の位置情報の位相がずれている境界域を検出し、境界域の第１磁気スケールおよび第２磁気スケールに対する感磁装置の位置を補正するので、基準となる位置情報を必要とせずに、磁気スケールに対する感磁装置の位置を高精度に検出することができる。 According to the present invention, a boundary region in which the phase of the positional information in the magnetic pole of the first magnetic scale and the phase of the positional information in the magnetic pole of the second magnetic scale are shifted is detected, and the first magnetic scale and the first magnetic scale in the boundary region are detected. Since the position of the magnetic sensitive device with respect to the two magnetic scales is corrected, the position of the magnetic sensitive device with respect to the magnetic scale can be detected with high accuracy without requiring positional information as a reference.
以下、本発明における磁気式位置検出装置および磁気式位置検出方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a magnetic position detection device and a magnetic position detection method according to the invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the part which is the same or it corresponds in each figure.
［従来方式］
まず、従来方式について説明する。
[Conventional method]
First, the conventional method will be described.
図１は、特許文献１による回転検出装置の概略図である。特許文献１では、磁気スケール１ａに対向配置した感磁素子１２１と、磁気スケール１ｂに対向配置した感磁素子１２２を用いて、各感磁素子１２１，１２２より得られた正弦波状の２相の検出信号（ｓｉｎφ、ｃｏｓφ）から各磁極対内の位相（φ＝ｔａｎ−１（ｓｉｎφ／ｃｏｓφ））を算出し、それぞれ感磁装置から得られる位相差に基づいて、磁気スケールの位置を算出している。
FIG. 1 is a schematic diagram of a rotation detection device according to
図２は、特許文献１による回転検出装置の磁気センサの検出信号および位相差検出手段の検出信号の波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of the detection signal of the magnetic sensor of the rotation detection device and the detection signal of the phase difference detection means according to
図２を用いて、特許文献１の動作を説明する。磁極幅λ１の磁気スケール１ａと、磁極幅λ２の磁気スケール１ｂに対して、磁気スケール１ａに対向配置した感磁素子１２１により得られる検出信号は（Ｃ）に示すように周期２×λ１の正弦波となり、磁気スケール１ｂに対向配置した感磁素子１２２により得られる検出信号は（Ｄ）に示すように周期２×λ２の正弦波となる。それぞれの検出信号から各磁極内の位相は（Ｅ），（Ｆ）となる。この位相の差を用いることにより、磁気スケールの１単位（Ｌ：例えば１回転）における位置を検出することができる。
The operation of
図３は、特許文献２による磁気式位置検出装置の概略図である。
この磁気式位置検出装置は、磁気スケール１ａに対向配置された、ｎ個の感磁素子（図３では、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、ｎ＝４）で構成される感磁素子群２１を搭載する感磁装置２ｃと、各感磁素子より検出された磁場の変化を用いて位置を算出する位置算出回路４ｃで構成される。位置算出回路４ｃは、ｎ個の感磁素子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）により検出された磁場の変化をそれぞれ２値化するｎ個の２値化部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と、２値化部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）の出力に基づいて磁極対内の位置を演算する磁極対内位置演算部４１ａと、磁気スケール１ａの基準となる位置を設定する初期値設定部４８と、設定した基準と磁極対内位置情報から磁極対の位置を演算する磁極対位置演算部４７と、磁極対内位置情報と磁極対位置情報から、磁気スケールの１単位における位置を演算する位置算出部４２ａとで構成される。
FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetic position detection device according to
This magnetic position detecting device includes a
図４は、特許文献２による磁気式位置検出装置に用いる磁気スケールの例と、感磁素子の配置を示す図である。図５は、特許文献２による磁気式位置検出装置の動作タイミング図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a magnetic scale used in the magnetic position detection device according to
この磁気式位置検出装置では、図４に示すような磁気スケール１ａに対向してｎ個の感磁素子（図４では、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの４個）を、磁極幅λをｎ等分した間隔Ｐで配置する。磁気スケール１ａが感磁素子群２１の配列方向に相対移動（たとえば、回転運動）すると、各感磁素子から出力される検出信号は、図５に示すように位相のずれた正弦波状の波形となる。この検出信号をそれぞれ、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにて、所定の閾値で２値化すると、図５に示す通り、Ｐ＝λ／ｎずつ位相のずれた矩形波となる。磁極対内位置演算部４１ａでは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの２値化結果の組合せにより、テーブル参照などによって、磁極内の位相情報を出力する。たとえば、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力が、（１，０，０，０）であれば“０”、（１，１，０，０）であれば“１”、（０，０，０，０）であれば“７”が出力される。このようにして、磁極対２λ内を２ｎ等分（図では８等分）した磁極対内位相を得ることができる。
In this magnetic position detecting device, n magnetosensitive elements (four
磁極対位置演算部４７では、機械原点などの初期値設定部４８の指示により状態を初期化し、磁極対内位置演算部４１ａの演算が１周する度（図では“７”→“０”）に計数することにより、磁極対の数を計数する。位置算出部４２ａは、磁極対位置演算部４７と磁極対内位置演算部４１ａの演算結果から、磁極対２λ内を２ｎ等分した分解能で、感磁素子群２１に最も近い磁気スケール１ａ内の位置を表わす絶対位置を表わす。磁気スケール１ａが回転運動する場合には、絶対位置は、０〜３６０°の絶対角で表される。
In the magnetic pole pair
これによって、たとえば、磁気式位置検出装置が、３個の磁極対を含む磁気スケールと、４個の感磁装置を含む場合に、１５°（＝３６０／（６×４））の分解能が得られる。この絶対角は、磁気スケール１ａおよび感磁素子群２１を全体としてみれば、感磁素子群２１に対する磁気スケール１ａの位置を表わす。
Thus, for example, when the magnetic position detecting device includes a magnetic scale including three magnetic pole pairs and four magnetic sensitive devices, a resolution of 15 ° (= 360 / (6 × 4)) is obtained. It is done. This absolute angle represents the position of the
図６は、参考例の磁気式位置検出装置のブロック構成図である。
この磁気式位置検出装置９０は、一体構造で磁極幅λが異なる２種類の磁気スケール１ａ，１ｂを用いて、磁気スケール１単位（Ｌ：例えば１回転）内の位置を検出する。磁気式位置検出装置９０は、磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２と、位置算出回路４ｄとを備える。
FIG. 6 is a block diagram of a magnetic position detection device of a reference example.
The magnetic
磁気スケール１ａ，１ｂは、移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む。
The
感磁装置２は、磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂによって形成される磁場を検出する。
The magnetic
感磁装置２は、感磁素子群２１と、感磁素子群２２とを有する。
感磁素子群２１は、磁気スケール１ａに対向配置された、ｎ１個の感磁素子（図６では、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、ｎ１＝４）で構成される。
The
The
感磁素子群２１は、磁気スケール１ａに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、磁気スケール１ａによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、磁気スケール１ａの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する。
The
感磁素子群２２は、磁気スケール１ｂに対向配置された、ｎ２個の感磁素子（図６では、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、ｎ２＝３）で構成される。
The
感磁素子群２２は、磁気スケール１ｂに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、磁気スケール１ｂによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、磁気スケール１ｂの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する。
The
位置算出回路４ｄは、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより検出された磁場の変化を用いて、感磁装置２に最も近い磁気スケール１単位の位置（磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂ内の絶対位置）を求める。これは、磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂに対する感磁装置２の位置を表わす。
The
位置算出回路４ｄは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂと、位置算出部４２とを備える。
The
２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより検出された磁場の変化をそれぞれ２値化する。
The
磁極対内位置演算部４１ａは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力、すなわち、感磁素子群２１の磁場変化の検出結果に基づいて、磁気スケール１ａの磁極対内を分割した位置を表わす位置情報を求める。
The
磁極対内位置演算部４１ｂは、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力、すなわち、感磁素子群２２の磁場変化の検出結果に基づいて、磁気スケール１ｂの磁極対内を分割した位置を表わす位置情報を求める。
The
位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａで求めた位置情報、および磁極対内位置演算部４１ｂで求めた位置情報に基づいて、磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂに対する感磁装置２の位置を求める。
The
図７は、参考例の磁気式位置検出装置に用いる磁気スケールの例と、感磁素子の配置を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a magnetic scale used in the magnetic position detection apparatus of the reference example and the arrangement of the magnetic sensing elements.
図７に示すように、長さＬの磁気スケール１ａは、磁極数ｋ１（図７では６個）で構成されるので、磁極幅λ１は、λ１＝Ｌ／ｋ１となる。また、長さＬの磁気スケール１ｂは、磁極数ｋ２（図７では８個）で構成されるので、磁極幅λ２は、λ２＝Ｌ／ｋ２となる。ここで、磁気スケール１ｂの磁極数ｋ２は、磁気スケール１ａの磁極数ｋ１より２だけ多く、ｋ２＝ｋ１＋２とする。
As shown in FIG. 7, since the
磁気スケール１ａに対向して、ｎ１個の感磁素子（図では、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、ｎ１＝４）を、磁極幅λ１をｎ１等分した間隔Ｐ１（＝λ１／ｎ１）で配置する。磁気スケール１ｂに対向して、ｎ２個の感磁素子（図では、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、ｎ２＝３）を、磁極幅λ２をｎ２等分した間隔Ｐ２（＝λ２／ｎ２）で配置する。ここで、ｋ１×ｎ１＝ｋ２×ｎ２となるように感磁素子数を選ぶことにより、磁気スケール１ａ側の感磁素子群２１の素子間隔Ｐ１と磁気スケール１ｂ側の感磁素子群２２の素子間隔Ｐ２を等しくする。
Opposing the
図８は、参考例の磁気式位置検出装置の動作タイミング図である。
感磁素子群２１，２２に対して、磁気スケール１ａ，１ｂが相対移動すると、図３に示す磁気式位置検出装置と同様に、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから出力される検出信号は、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにて、所定の閾値で２値化される。その結果、図８に示すように、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力は、λ１／ｎ１ずつ位相のずれた矩形波となる。
FIG. 8 is an operation timing chart of the magnetic position detection device of the reference example.
When the
磁極対内位置演算部４１ａは、これら２値化部の出力の組合せから磁極対（１セットのＮ極とＳ極）を２×ｎ１等分（図８では８等分）した磁極内の位置情報“０”〜“７”を出力する。
The
同様に、感磁素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される検出信号は、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃにて、所定の閾値で２値化される。その結果、図８に示すように、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力は、λ２／ｎ２ずつ位相のずれた矩形波となる。
Similarly, the detection signals output from the magnetic
磁極対内位置演算部４１ｂでは、これら２値化部の出力の組合せから磁極対を２×ｎ２等分（図８では６等分）した磁極内の位置情報“０”〜“５”を出力する。
The
図８に示すように、磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂ内の絶対位置は、０〜２３によって表される（図８の最下段を参照）。たとえば、絶対位置“１４”は、磁気スケール１ａ内の位置Ｐ１を表すとともに、磁気スケール１ｂ内の位置Ｐ２を表わす。
As shown in FIG. 8, the absolute positions in the
位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂから出力される磁気スケール１ａ，１ｂの磁極対内の位置情報に基づいて、感磁装置２に最も近い磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂの絶対位置を求める。これは、磁気スケール１ａおよび磁気スケール１ｂに対する感磁装置２の位置を表わす。
The
図９は、参考例の磁気式位置検出装置９０の位置算出部４２で用いる参照テーブルである。位置算出部４２は、図９の参照テーブルを用いると、一意的に決まる絶対位置情報Ｎ（″０”〜“２３”）を出力する。絶対角は、Ｎ×３６０／２４で表される。
FIG. 9 is a reference table used by the
上記のような処理によって、磁気スケール１単位（例えば１回転）内の絶対角を検出することができる。 Through the processing as described above, an absolute angle within one unit of the magnetic scale (for example, one rotation) can be detected.
しかしながら、図６に示すような磁気式位置検出装置では、磁気スケール１ａ、１ｂの磁場のばらつきや感磁素子の配置のばらつきなどにより、磁極対内位置演算部４１ａから出力される磁気スケール１ａの磁極内の位置情報の変化点と磁極対内位置演算部４１ｂから出力される磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報の変化点とが一致しない。
However, in the magnetic position detection apparatus as shown in FIG. 6, the magnetic poles of the
図１０（ａ）、（ｂ）は、参考例の位置検出の動作タイミング図である。
図１０（ａ）は、図８の（ｉ）の部分の拡大図である。図８の（ｉ）のタイミングでは、磁気スケール１ａ側では、２値化部３１ｂの出力が“０”→“１”に変化することにより、磁極対内位置演算部４１ａの出力が“０”→“１”と変化する。同時に、磁気スケール１ｂ側では、２値化部３２ａの出力が“１”→“０”に変化することにより、磁極対内位置演算部４１ｂの出力が“２”→“３”と変化する。
FIGS. 10A and 10B are operation timing diagrams of position detection of the reference example.
FIG. 10A is an enlarged view of a portion (i) in FIG. At the timing (i) in FIG. 8, on the
位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“０”，“２”であるので、図９に示す参照テーブルに基づいて、絶対位置情報“８”を出力する。位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“１”，“３”であるので、絶対位置情報“９”を出力する。しかしながら、実際には、例えば、図１０（ａ）に示すように、２値化部３１ｂの変化点と２値化部３２ａの変化点は一致せず、例えば、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“０”，“３”という状態が発生する。この状態は、図９の参照テーブルには、定義されていない。
The
図１０（ｂ）は、図８の（ｉｉ）の部分の拡大図である。図８の（ｉｉ）のタイミングでは、磁気スケール１ａ側では、２値化部３１ａの出力が“０”→“１”に変化することにより、磁極対内位置演算部４１ａの出力が“７”→“０”と変化する。同時に、磁気スケール１ｂ側では、２値化部３２ａの出力が“１”→“０”に変化することにより、磁極対内位置演算部４１ｂの出力が“３”→“４”と変化する。
FIG.10 (b) is an enlarged view of the part of (ii) of FIG. At the timing of (ii) in FIG. 8, on the
位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“７”，“３”であるので、図９に示す参照テーブルに基づいて、絶対位置情報“１５”を出力する。位置算出部４２は、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“０”，“４”であるので、絶対位置情報“１６”を出力する。しかしながら、実際には、例えば、図１０（ｂ）に示すように、２値化部３１ａの変化点と２値化部３２ｂの変化点は一致せず、例えば、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂの出力が“０”，“３”という状態が発生する。この状態は、図９の参照テーブルには、定義されていない。
Since the outputs from the magnetic pole pair
参照テーブルに、“０”、“３”という状態の定義を加えようしても、“０”、“３”という状態は、前述のように図１０（ａ）のような状態と、図１０（ｂ）のような状態の２種類の状態があり、両者を判別することができない。 Even if the definitions of the states “0” and “3” are added to the reference table, the states “0” and “3” are the states as shown in FIG. There are two types of states such as (b), and the two cannot be distinguished.
［実施の形態１］
図１１は、実施の形態１における磁気式位置検出装置の構成の例示図である。
[Embodiment 1]
FIG. 11 is an exemplary diagram of a configuration of the magnetic position detection apparatus according to the first embodiment.
図１１を参照して、本実施の形態１における磁気式位置検出装置９１は、磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２と、位置算出回路４とを備える。
Referring to FIG. 11, the magnetic
磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２と、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂは、図６に示す参考例の磁気式位置検出装置９０に含まれるものと同様であるので、それらの説明を繰り返さない。
The
位置算出部４２ａは、図６に示す参考例の磁気式位置検出装置の位置算出部４２と同様に、磁極対内位置演算部４１ａにより生成した磁気スケール１ａの磁極内の位置情報と、磁極対内位置演算部４１ｂにより生成した磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報から、参照テーブルを用いて、一意的に決まる絶対位置情報を出力する。ただし、本実施の形態の位置算出部４２ａは、図９に示す参照テーブルに代えて、図１２に示す参照テーブルを用いる。
Similarly to the
位置算出部４２ａは、磁極対内位置演算部４１ａから出力される位置情報および磁極対内位置演算部４１ｂから出力される位置情報の組み合わせが境界域を示す場合に、仮に磁気スケール１ａの磁極内の位置情報の位相と磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報の位相がずれていなければ出力される可能性がある複数の数値の平均値を出力する。
When the combination of the position information output from the magnetic pole pair
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す境界域において、磁極対内位置演算部４１ａが“０”を出力し、磁極対内位置演算部４１ｂが“３”を出力する場合に、位置算出部４２ａは、図１２に示す参照テーブルに基づいて、“１２”を出力する。“１２”としたのは、以下の理由による。
In the boundary region shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the position calculation unit when the
図１０（ａ）の場合も、（ｂ）の場合も、境界域においては磁極対内位置演算部４１ａが“０”を出力し、磁極対内位置演算部４１ｂが“３”を出力し、どちらの場合か判別できない。そのため、図１０（ａ）、（ｂ）それぞれの場合との誤差が同等になるように、テーブル値を仮に磁気スケール１ａの磁極内の位置情報の位相と磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報の位相がずれていなければ出力される可能性がある“８”、“９”、“１５”、“１６”の平均値である“１２”と設定する。このようにすることにより、たとえば、電源が投入された時に、磁気スケール１ａ、１ｂと感磁素子群２１、２２との位置関係が境界域の場合であっても、極力誤差を少なく、絶対位置を出力できる。仮に、テーブル値を“８”や“９”にすると、図１０（ａ）の場合に、絶対位置の検出結果を誤ることになる。
In both the cases of FIG. 10A and FIG. 10B, the magnetic pole pair
境界域判定部４３では、磁極対内位置演算部４１ａ、４１ｂの演算結果に基づいて、磁気スケール１ａの磁極内の位置情報の位相と磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報の位相がずれている境界域を検出する。
In the boundary
境界域判定部４３は、磁極対内位置演算部４１ａから出力される位置情報および磁極対内位置演算部４１ｂから出力される位置情報のそれぞれが奇数であるか、あるいは偶数であるかに基づいて境界域を検出する。
The boundary
磁気スケール１ａと磁気スケール１ｂの磁極数の差は２なので、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、安定域では磁極対内位置演算部４１ａ、４１ｂの演算結果は共に偶数であるか、共に奇数であるかのどちらかであり、境界域では一方が偶数で他方が奇数となる。境界域判定部４３は、このことを用いて、境界域を検出する。あるいは、磁気スケール１ａ、１ｂと感磁素子群２１、２２との位置関係によっては、磁極対内位置演算部４１ａ、４１ｂの演算結果は共に偶数あるいは奇数の場合を境界域とし、他方を安定域としても良く、外部信号により、上記場合を切り換えるようにしても良い。
Since the difference in the number of magnetic poles between the
位置補正部４４は、境界域の絶対位置を補正する。位置補正部４４は、安定域の絶対位置を保持し、境界域において、保持されている直前の安定域の絶対位置を出力する。また、位置補正部４４は、境界域において、装置の起動時などで直前の安定域の絶対位置が保持されていない場合には、絶対位置を補正しない。
The
図１３は、実施の形態１の位置補正部４４の構成を表わす図である。
位置補正部４４は、保持部４４１と，切換部４４２とを備える。
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the
The
切換部４４２は、境界域判定部４３から出力される絶対位置が安定域か境界域かを表わす信号を受ける。
安定域では、切換部４４２は、位置算出部４２ａの演算結果側を選択し、位置算出部４２ａの演算結果をそのまま出力すると同時に、保持部４４１で位置算出部４２ａの演算結果を格納する。
In the stable range, the
境界域では、保持部４４１は、位置算出部４２ａの演算結果の格納を停止し、直前の位置算出部４２ａの演算結果を保持する。切換部４４２は、保持部４４１側を選択し、保持部４４１に保持されている直前の位置算出部４２ａの演算結果を出力する。
In the boundary area, the holding
図１４（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１の位置検出の動作タイミング図である。
図１４（ａ）、（ｂ）と、参考例の装置の図１０（ａ）、（ｂ）との相違点について説明する。
14A and 14B are operation timing diagrams of position detection according to the first embodiment.
Differences between FIGS. 14A and 14B and FIGS. 10A and 10B of the apparatus of the reference example will be described.
図１４（ａ）を参照して、実施の形態１では、最初の安定域で、切換部４４２は、位置算出部４２ａの出力“８”を選択して出力し、保持部４４１に“８”を格納させる。
Referring to FIG. 14A, in the first embodiment, in the first stable region, switching
境界域では、切換部４４２は、保持部４４１の出力“８”を選択して出力し、保持部４４１に、位置算出部４２ａの出力“１２”を格納させず、直前の演算結果“８”を保持させる。
In the boundary area, the
次の安定域に入れば、切換部４４２は、位置算出部４２ａの出力“９”を選択して出力し、保持部４４１に“９”を格納させる。
If the next stable range is entered, the
図１４（ｂ）を参照して、本実施の形態１では、最初の安定域で、切換部４４２は、位置算出部４２ａの出力“１５“を選択して出力し、保持部４４１に“１５”を格納させる。
Referring to FIG. 14B, in the first embodiment, in the first stable region, switching
境界域では、切換部４４２は、保持部４４１の出力“１５”を選択して出力し、保持部４４１に、位置算出部４２ａの出力“１２”を格納させず、直前の演算結果“１５”を保持させる。
In the boundary area, the
次の安定域に入れば、切換部４４２は、位置算出部４２ａの出力“１６”を選択して出力し、保持部４４１に“１６”を格納させる。
When the next stable range is entered, the
以上のように、磁気スケール１ａと磁気スケール１ｂの磁極内の位置情報の変化タイミングがずれても、誤検出することなく、絶対位置を連続して出力することができる。
As described above, even if the change timings of the position information in the magnetic poles of the
また、電源が投入された時に磁気スケール１ａ、１ｂと感磁素子群２１、２２との位置関係が境界域の場合は、保持部４４１には演算結果が保持されていないため、切換部４４２は、位置算出部４２ａ側を選択し、位置算出部４２ａの演算結果を出力する。
Further, when the positional relationship between the
以上のように、実施の形態１によれば、２つの感磁素子群の出力の位相に差がある境界域において、直前の安定域における位置検出結果を出力することによって、絶対位置、すなわち、磁気スケールに対する感磁装置の位置を高精度に算出することができると共に、感磁素子群２１と感磁素子群２４を高精度に配置する手間を省くことができる。
As described above, according to the first embodiment, by outputting the position detection result in the immediately preceding stable region in the boundary region where the output phases of the two magnetosensitive element groups have a difference, the absolute position, that is, The position of the magnetic sensing device with respect to the magnetic scale can be calculated with high accuracy, and the trouble of arranging the magnetic
［実施の形態２］
図１５は、実施の形態２における磁気式位置検出装置９２の構成の例示図である。
[Embodiment 2]
FIG. 15 is an exemplary diagram of a configuration of the magnetic
図１５を参照して、磁気式位置検出装置９２は、磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２ａと、位置算出回路４ａとを備える。
Referring to FIG. 15, the magnetic
磁気スケール１、位置算出回路４ａを構成する磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂ、位置算出部４２は、図６に示す参考例の磁気式位置検出装置９０に含まれるものと同様であるので、説明を繰り返さない。
The
感磁装置２ａは、磁気スケール１ａに対向配置された感磁素子群２１，２３，２５と、磁気スケール１ｂに対向配置された感磁素子群２２，２４，２６とを備える。
The magnetic
感磁素子群２１，２３，２５は、磁気スケール１ａに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、磁気スケール１ａによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、磁気スケール１ａの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する。
The
感磁素子群２２，２４，２６は、磁気スケール１ｂに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、磁気スケール１ｂによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、磁気スケール１ｂの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する。
The
感磁素子群２１，２３，２５に含まれる感磁素子の数は同一である。感磁素子群２２，２４，２６に含まれる感磁素子の数は同一である。
The number of magnetosensitive elements included in the
図１６は、実施の形態２の感磁素子群２１，２３，２５，２２，２４，２６を構成する感磁素子の配置を表わす図である。
FIG. 16 is a diagram showing the arrangement of the magnetosensitive elements constituting the
感磁素子群２１は、ｎ１個の感磁素子（図１５では、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、ｎ１＝４）を搭載する。ｎ１個の感磁素子は、磁極幅λ１をｎ１等分した間隔Ｐ１（＝λ１／ｎ１）で配置される。
The
感磁素子群２３は、ｎ１個の感磁素子（図１５では、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、ｎ１＝４）を搭載する。ｎ１個の感磁素子は、磁極幅λ１をｎ１等分した間隔Ｐ１で配置される。ただし、感磁素子群２３の感磁素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、感磁素子群２１の感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対して、位相が進む方向に配置され、好ましくは、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとの配置間隔はＰ１／３が望ましい。
The
感磁素子群２５は、ｎ１個の感磁素子（図１５では、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ、ｎ１＝４）を搭載する。ｎ１個の感磁素子は、磁極幅λ１をｎ１等分した間隔Ｐ１で配置される。ただし、感磁素子群２５の感磁素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、感磁素子群２１の感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対して、位相が遅れる方向に配置され、好ましくは、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとの配置間隔はＰ１／３が望ましい。
The
感磁素子群２２は、ｎ２個の感磁素子（図１５では、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、ｎ２＝３）を搭載する。ｎ２個の感磁素子は、磁極幅λ２をｎ２等分した間隔Ｐ２（＝λ２／ｎ２）で配置される。
The
感磁素子群２４は、ｎ２個の感磁素子（図１５では、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、ｎ２＝３）を搭載する。ｎ２個の感磁素子は、磁極幅λ２をｎ２等分した間隔Ｐ２で配置される。ただし、感磁素子群２４の感磁素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、感磁素子群２２の感磁素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対して、位相が進む方向に配置され、好ましくは、感磁素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの配置間隔はＰ２／３が望ましい。
The
感磁素子群２６は、ｎ２個の感磁素子（図１５では、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、ｎ２＝３）を搭載する。ｎ２個の感磁素子は、感磁極幅λ２をｎ２等分した間隔Ｐ２で配置される。ただし、感磁素子群２６の感磁素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、感磁素子群２２の感磁素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対して、位相が遅れる方向に配置され、好ましくは、感磁素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの配置間隔はＰ２／３が望ましい。
The
ここで、ｋ１×ｎ１＝ｋ２×ｎ２となるように感磁素子数を選ぶことにより、磁気スケール１ａ側の感磁素子群２１の素子間隔Ｐ１と磁気スケール１ｂ側の感磁素子群２２の素子間隔Ｐ２を等しくする。
Here, by selecting the number of magnetosensitive elements so that k1 × n1 = k2 × n2, the element spacing P1 of the
２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃによって検出された磁場の変化をそれぞれ２値化する。
The
位相差検出部４５は、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃの出力に基づいて、磁気スケール１ａに対向配置された感磁素子群２１の検出信号を２値化した信号と、磁気スケール１ｂに対向配置された感磁素子群２２の検出信号を２値化した信号の変化点の位相ずれ、すなわち、感磁素子群２１の磁場変化検出結果と感磁素子群２２の磁場変化検出結果の位相差を検出する。
The phase
より具体的には、位相差検出部４５は、感磁素子群２１，２３，２５の磁場検出結果に基づいて、感磁素子群２１の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成する。位相差検出部４５は、感磁素子群２２，２４，２６の磁場検出結果に基づいて、感磁素子群２２の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成する。
More specifically, the phase
位相差検出部４５は、感磁素子群２１の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号と、感磁素子群２２の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号に基づいて、位相差を検出する。
The phase
図１７は、実施の形態２の位相差検出部４５の回路例を表わす図である。
図１７に示すように、位相差検出部４５は、エッジ検出部４６９ａ，４６９ｂ，４６９ｃ，４６９ｄ，４６９ｅ，４６９ｆ，４６９ｇと、ＯＲ回路４６８ａ，４６８ｂと、補正信号生成部４５４ａ，４５４ｂ，４５４ｃとを備える。
FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit example of the phase
As shown in FIG. 17, the phase
エッジ検出部４６９ａ，４６９ｂ，４６９ｃ，４６９ｄ，４６９ｅ，４６９ｆ，４６９ｇは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の変化点の直前信号４５１ａ，４５１ｂ，４５１ｃ，４５１ｄ，４５１ｅ，４５１ｆ，４５１ｇ、および変化点の直後信号４５２ａ，４５２ｂ，４５２ｃ，４５２ｄ，４５２ｅ，４５２ｆ，４５２ｇを生成する。
The
図１８は、実施の形態２のエッジ検出部４６９ａの構成を表わす図である。エッジ検出部４６９ｂ，４６９ｃ，４６９ｄ，４６９ｅ，４６９ｆ，４６９ｇの構成も、これと同様である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the configuration of the
エッジ検出部４６９ａは、ＸＯＲ回路４９１ａと、ＸＯＲ回路４９２ａとを備える。
ＸＯＲ回路４９１ａは、２値化部３１ａの出力、２値化部３３ａの出力の排他的論理和４５１ａを出力する。排他的論理和４５１ａは、２値化部３３ａの出力がハイレベルであり、かつ２値化部３１ａの出力がロウレベルとなる期間、つまり２値化部３１ａの出力がハイレベルとなる直前の期間にハイレベルとなる。したがって、排他的論理和４５１ａは、２値化部３１ａの出力の変化点の直前信号である。
The
The
ＸＯＲ回路４９１ａは、２値化部３１ａの出力、２値化部３５ａの出力の排他的論理和４５２ａを出力する。排他的論理和４５２ａは、２値化部３１ａの出力がハイレベルであり、かつ２値化部３５ａの出力がロウレベルとなる期間、つまり２値化部３１ａの出力がハイレベルとなる直後の期間にハイレベルとなる。したがって、排他的論理和４５２ａは、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号である。
The
ＯＲ回路４６８ａは、２値化部３１ａの出力の変化点の直前信号４５１ａと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂと、２値化部３１ｃの出力の変化点の直前信号４５１ｃと、２値化部３１ｄの出力の変化点の直前信号４５１ｄの論理和４５３ａを出力する。
The OR
ＯＲ回路４６８ｂは、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｂと、２値化部３１ｃの出力の変化点の直後信号４５２ｃと、２値化部３１ｄの出力の変化点の直後信号４５２ｄの論理和４５３ｂを出力する。
The OR
補正信号生成部４５４ａ，４５４ｂ，４５４ｃは、感磁素子群２１，２２の変化点の直前信号と変化点の直後信号とを用いて、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力と、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の変化点の位相ずれ量４５ａ，４５ｂ，４５ｃを出力する。
The correction
図１９は、実施の形態２の補正信号生成部４５４ａの構成を表わす図である。補正信号生成部４５４ｂ，４５４ｃの構成も、これと同様である。
FIG. 19 is a diagram illustrating the configuration of the correction
補正信号生成部４５４ａは、ＡＮＤ回路４５５ａと、ＡＮＤ回路４５５ｂと、ＯＲ回路４５６とを備える。
The correction
ＡＮＤ回路４５５ａは、２値化部３２ａの変化点の直前信号４５１ｅと、論理和４５３ａの論理積を出力する。論理和４５３ａは、２値化部３１ａの出力の変化点の直前信号４５１ａと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂと、２値化部３１ｃの出力の変化点の直前信号４５１ｃと、２値化部３１ｄの出力の変化点の直前信号４５１ｄの論理和である。
The AND
ＡＮＤ回路４５５ｂは、２値化部３２ａの変化点の直後信号４５２ｅと、論理和４５３ｂの論理積を出力する。論理和４５３ｂは、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｂと、２値化部３１ｃの出力の変化点の直後信号４５２ｃと、２値化部３１ｄの出力の変化点の直後信号４５２ｄの論理和である。
The AND
ＯＲ回路４５６は、ＡＮＤ回路４５５ａの出力と、ＡＮＤ回路４５５ｂの出力との論理和４５ａを出力する。論理和４５ａは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力と、２値化部３２ａの出力の変化点の位相ずれ量を表わす。
The OR
位相差補正部４６は、検出された位相差に基づいて、感磁素子群２１の磁場変化と感磁素子群２２の磁場変化の位相が揃うように、感磁素子群２２の磁場変化検出結果を補正する。
The phase
具体的には、位相差補正部４６は、位相ずれ量４５ａ，４５ｂ，４５ｃを用いて、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の変化点が２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力の変化点に揃うように２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の変化点を補正する。
Specifically, the phase
図２０は、実施の形態２の位相差補正部４６の構成を表わす図である。
位相差補正部４６は、ＸＯＲ回路４６１ａと、ＸＯＲ回路４６１ｂと、ＸＯＲ回路４６１ｃとを備える。
FIG. 20 is a diagram illustrating the configuration of the phase
The phase
ＸＯＲ回路４６１ａは、位相ずれ量４５ａと、２値化部３２ａの出力との排他的論理和である補正信号４６ａを磁極対内位置演算部４１ｂへ出力する。
The
ＸＯＲ回路４６１ｂは、位相ずれ量４５ｂと、２値化部３２ｂの出力との排他的論理和である補正信号４６ｂを磁極対内位置演算部４１ｂへ出力する。
The
ＸＯＲ回路４６１ｃは、位相ずれ量４５ｃと、２値化部３２ｃの出力との排他的論理和である補正信号４６ｃを磁極対内位置演算部４１ｂへ出力する。
The XOR circuit 461c outputs a
磁極対内位置演算部４１ｂは、２値化部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の代わりに、補正信号４６ａ，４６ｂ，４６ｃに基づいて磁極対内の位置を算出する。
The magnetic pole pair
図２１は、実施の形態２の位置検出の動作タイミングを表わす図である。
図２１（ａ）は、参考例の図８の（ｉ）のタイミングでの詳細を表わす。
FIG. 21 is a diagram illustrating an operation timing of position detection according to the second embodiment.
FIG. 21A shows details of the reference example at the timing shown in FIG. 8I.
時刻ｔ１において、２値化部３２ａの出力が変化する。時刻ｔ２において、２値化部３１ｂの出力が変化する。２値化部３２ａの出力は、２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいる。
At time t1, the output of the
２値化部３３ｂの出力、２値化部３５ｂの出力によって、図２１（ａ）に示すように、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｂが生成される。また、２値化部３４ａの出力、２値化部３６ａの出力によって、図２１（ａ）に示すように、２値化部３２ａの出力の変化点の直前信号４５１ｅと、２値化部３２ａの出力の変化点の直後信号４５２ｅが生成される。
As shown in FIG. 21A, the output of the
２値化部３２ａの出力が、２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいるので、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂが“１”となり、２値化部３２ａの出力の変化点の直後信号４５２ｅが“１”となる。その結果、位相ずれ量４５ａが生成される。
Since the output of the
位相差補正部４６は、位相ずれ量４５ａが“１”の間、２値化部３２ａの出力を反転することによって、２値化部３１ｂの出力と変化点が一致した補正信号４６ａを生成する。これにより、２値化部３２ａの出力が２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいても、誤検出することなく、参考例と同様に、連続して絶対位置を検出することができる。
The phase
図２１（ｂ）は、参考例の図８の（ｉｉ）のタイミングでの詳細を表わす。
時刻ｔ３において、２値化部３１ａの出力が変化する。時刻ｔ４において、２値化部３２ｂの出力が変化する。２値化部３１ａの出力は、２値化部３２ｂの出力に対して位相が進んでいる。
FIG. 21B shows details of the reference example at the timing of (ii) in FIG.
At time t3, the output of the
２値化部３３ａの出力、２値化部３５ａの出力によって、図２１（ｂ）に示すように、２値化部３１ａの出力の変化点の直前信号４５１ａと、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａが生成される。また、２値化部３４ｂの出力、２値化部３６ｂの出力によって、図２１（ｂ）に示すように、２値化部３２ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｆと、２値化部３２ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｆが生成される。
As shown in FIG. 21B, the output of the
２値化部３１ａの出力が、２値化部３２ｂの出力に対して位相が進んでいるので、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、２値化部３２ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｆが“１”となり、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａが“１”となる。その結果、位相ずれ量４５ｂが生成される。
Since the output of the
位相差補正部４６は、位相ずれ量４５ｂが“１”の間、２値化部３２ｂの出力を反転することによって、２値化部３１ａの出力と変化点が一致した補正信号４６ｂを生成する。これにより、２値化部３２ｂの出力が２値化部３１ａの出力に対して位相が遅れていても、誤検出することなく、参考例と同様に、連続して絶対位置を検出することができる。
The phase
以上のように、実施の形態２によれば、感磁素子群２２の検出結果の位相を感磁素子群２１の検出結果に位相をそろえることができるので、絶対位置を高精度で算出することができると共に、感磁素子群２１と感磁素子群２４を高精度に配置する手間を省くことができる。
As described above, according to the second embodiment, the phase of the detection result of the
［実施の形態３］
図２２は、実施の形態３における磁気式位置検出装置９３の構成の例示図である。
[Embodiment 3]
FIG. 22 is an exemplary diagram of a configuration of the magnetic
この磁気式位置検出装置９３は、磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２ｂと、位置算出回路４ｂとを備える。
The magnetic
磁気スケール１ａ，１ｂと、感磁装置２ｂを構成する感磁素子群２１，２２，２４，２６と、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃと、位置算出回路４ｂを構成する位相差検出部４５と、位相差補正部４６と、磁極対内位置演算部４１ａ，４１ｂと、位置算出部４２とは、図１５に示す実施の形態２における磁気式位置検出装置９２に含まれるものと同様であるので、説明を繰り返さない。
感磁装置２ｂは、磁気スケール１ａに対向配置されたた感磁素子群２３，２５に代えて、磁気スケール１ａに対向配置された感磁素子群２７を備える。
The magnetic
感磁素子群２７は、磁気スケール１ａに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、磁気スケール１ａによって形成される磁場の中を空隙を維持しながら、磁気スケール１ａの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を検出する。感磁素子群２７に含まれる感磁素子の数は、感磁素子群２１に含まれる感磁素子の数よりも１だけ多い。
The
図２３は、実施の形態３の感磁素子群２１，２７，２２，２４，２６を構成する感磁素子の配置を表わす図である。
FIG. 23 is a diagram showing the arrangement of the magnetosensitive elements constituting the
図２３に示すように、感磁素子群２７は、（ｎ１＋１）個の感磁素子（図２３では、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ、ｎ１＝４）を搭載する。感磁素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅは、磁極幅λ１をｎ１等分した間隔Ｐ１で配置される。
As shown in FIG. 23, the
感磁素子群２１内のそれぞれの感磁素子は、感磁素子群２７内の２つの感磁素子の間に配列される。
Each magnetosensitive element in the
感磁素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、２７ｅは、隣接する感磁素子群２１の感磁素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対して、好ましくは、Ｐ１／２だけ離れて配置される。
The magnetic
２値化部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅは、感磁素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅにより検出された磁場の変化をそれぞれ２値化する。
The
位相差検出部４５は、感磁素子群２１，２７の磁場検出結果に基づいて、感磁素子群２１の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成する。位相差検出部４５は、感磁素子群２２，２４，２６の磁場検出結果に基づいて、感磁素子群２２の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成する。位相差検出部４５は、感磁素子群２１の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号と、感磁素子群２２の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号に基づいて、位相差を検出する。
The phase
図２４は、実施の形態３の位相差検出部４４５の回路例を表わす図である。
実施の形態３の位相差検出部４４５が、図１７に示す実施の形態２の位相差検出部３５と相違する点は以下である。
FIG. 24 is a diagram illustrating a circuit example of the phase
The difference between the phase
位相差検出部４４５のエッジ検出部４６９ａ，４６９ｂ，４６９ｃ，４６９ｄは、２値化部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの出力の変化点の直前信号４５１ａ，４５１ｂ，４５１ｃ，４５１ｄおよび変化点の直後信号４５２ａ，４５２ｂ，４５２ｃ，４５２ｄを生成する。
The
エッジ検出部４６９ａには、実施の形態２における２値化部３３ａの出力、２値化部３５ａの出力に代えて、２値化部３７ａの出力、２値化部３７ｂの出力が入力される。
Instead of the output of the
エッジ検出部４６９ｂには、実施の形態２における２値化部３３ｂの出力、２値化部３５ｂの出力に代えて、２値化部３７ｂの出力、２値化部３７ｃの出力が入力される。
The
エッジ検出部４６９ｃには、実施の形態２における２値化部３３ｃの出力、２値化部３５ｃの出力に代えて、２値化部３７ｃの出力、２値化部３７ｄの出力が入力される。
Instead of the output of the
エッジ検出部４６９ｄには、実施の形態２における２値化部３３ｄの出力、２値化部３５ｄの出力に代えて、２値化部３７ｄの出力、２値化部３７ｅの出力が入力される。
Instead of the output of the
２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａと２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂを生成するのに、同一の２値化部３７ｂの出力を使用することにより、磁気スケール１ａに対向配置する感磁素子の数量を削減する。これにより、実施の形態２では、磁気スケール１ａに対向配置する感磁素子の数は３×ｎ１個であったが、実施の形態３では（２×ｎ１＋１）個となり、（ｎ１−１）個の感磁素子を削減できる。
By using the output of the
図２５は、実施の形態３の位置検出の動作タイミングを表わす図である。
図２５（ａ）は、参考例の図８の（ｉ）のタイミングでの詳細を表わす。
FIG. 25 is a diagram illustrating operation timing of position detection according to the third embodiment.
FIG. 25A shows details at the timing of FIG. 8I of the reference example.
時刻ｔ１において、２値化部３２ａの出力が変化する。時刻ｔ２において、２値化部３１ｂの出力が変化する。２値化部３２ａの出力は、２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいる。２値化部３７ａの出力、２値化部３７ｃの出力によって、図２５（ａ）に示すように、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂと、２値化部３１ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｂが生成される。また、２値化部３４ａの出力、２値化部３６ａの出力によって、２値化部３２ａの出力の変化点の直前信号４５１ｅと、２値化部３２ａの出力の変化点の直後信号４５２ｅが生成される。
At time t1, the output of the
２値化部３２ａの出力が、２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいるので、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、２値化部３１ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｂが“１”となり、２値化部３２ａの出力の変化点の直後信号４５２ｅが“１”となる。その結果、位相ずれ量４５ａが生成される。
Since the output of the
位相差補正部４６は、位相ずれ量４５ａが“１”の間、２値化部３２ａの出力を反転することによって、２値化部３１ｂの出力と変化点が一致した補正信号４６ａを生成する。これにより、２値化部３２ａの出力が２値化部３１ｂの出力に対して位相が進んでいても、誤検出することなく、参考例と同様に、連続して絶対位置を検出することができる。
The phase
図２５（ｂ）は、参考例の図８の（ｉｉ）のタイミングでの詳細を表わす。
時刻ｔ３において、２値化部３１ａの出力が変化する。時刻ｔ４において、２値化部３２ｂの出力が変化する。２値化部３１ａの出力は、２値化部３２ｂの出力に対して位相が進んでいる。
FIG. 25B shows details of the reference example at the timing of (ii) in FIG.
At time t3, the output of the
２値化部３７ａの出力、２値化部３７ａの出力によって、図２５（ｂ）に示すように、２値化部３１ａの出力の変化点の直前信号４５１ａと、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａが生成される。また、２値化部３４ｂの出力、２値化部３６ｂの出力によって、図２５（ｂ）に示すように、２値化部３２ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｆと、２値化部３２ｂの出力の変化点の直後信号４５２ｆが生成される。
As shown in FIG. 25B, the output of the
２値化部３１ａの出力が、２値化部３２ｂの出力に対して位相が進んでいるので、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、２値化部３２ｂの出力の変化点の直前信号４５１ｆが“１”となり、２値化部３１ａの出力の変化点の直後信号４５２ａが“１”となる。その結果、位相ずれ量４５ｂが生成される。
Since the output of the
位相差補正部４６は、位相ずれ量４５ｂが“１”の間、２値化部３２ｂの出力を反転することによって、２値化部３１ａの出力と変化点が一致した補正信号４６ｂを生成する。これにより、２値化部３２ｂの出力が２値化部３１ａの出力に対して位相が遅れていても、誤検出することなく、参考例と同様に、連続して絶対位置を検出することができる。
The phase
以上のように、実施の形態３によれば、感磁素子群２２の検出結果の位相を感磁素子群２１の検出結果に位相をそろえることができるので、絶対位置を高精度で算出することができると共に、感磁素子群２１と感磁素子群２４を高精度に配置する手間を省くことができる。さらに、実施の形態３によれば、実施の形態２よりも感磁素子の数を少なくすることができる。
As described above, according to the third embodiment, the phase of the detection result of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ａ，１ｂ 磁気スケール、２，２ａ，２ｂ 感磁装置、４ 固定部材、 ５ 回転部材、６ 位相差検出部、７ 角度算出部、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７ 感磁素子群、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，１２１，１２２ 感磁素子、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ ２値化部、４，４ａ，４ｂ，４ｄ 位置算出回路、４１ａ，４１ｂ 磁極対内位置演算部、４２，４２ａ 位置算出部、４３ 境界域判定部、４４ 位置補正部、４５，４４５ 位相差検出部、４６ 位相差補正部、４４１ 保持部、４４２ 切換部、４６９ａ，４６９ｂ，４６９ｃ，４６９ｄ，４６９ｅ，４６９ｆ，４６９ｇ エッジ検出部、４６８ａ，４６８ｂ，４５６ 論理和回路、４５４ａ，４５４ｂ，４５４ｃ 補正信号生成部、４５５ａ，４５５ｂ 論理積回路、４９１ａ，４９２ａ，４６１ａ，４６１ｂ，４６１ｃ 排他的論理和回路。 1a, 1b Magnetic scale, 2, 2a, 2b Magnetosensitive device, 4 Fixed member, 5 Rotating member, 6 Phase difference detector, 7 Angle calculator, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 Magnetosensitive element Group, 21a, 21b, 21c, 21d, 22a, 22b, 22c, 23a, 23b, 23c, 23d, 24a, 24b, 24c, 25a, 25b, 25c, 25d, 26a, 26b, 26c, 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 121, 122 Magnetosensitive element, 31a, 31b, 31c, 31d, 32a, 32b, 32c, 33a, 33b, 33c, 33d, 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 35c, 35d, 36a, 36b , 36c, 37a, 37b, 37c, 37d, 37e binarization unit, 4, 4a, 4b, 4d position calculation circuit, 41a, 41b In-pole position calculation unit, 42, 42a Position calculation unit, 43 Boundary area determination unit, 44 Position correction unit, 45, 445 Phase difference detection unit, 46 Phase difference correction unit, 441 Holding unit, 442 Switching unit, 469a, 469b, 469c, 469d, 469e, 469f, 469g Edge detection unit, 468a, 468b, 456 OR circuit, 454a, 454b, 454c Correction signal generation unit, 455a, 455b AND circuit, 491a, 492a, 461a, 461b, 461c Exclusive OR circuit.
Claims (14)
移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む第２磁気スケールと、
前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールによって形成される磁場を検出する感磁装置とを備え、
前記感磁装置は、
前記第１磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第１磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第１磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第１感磁素子群と、
前記第２磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第２磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第２磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第２感磁素子群とを含み、
前記第１磁気スケールの磁極数と、前記第２磁気スケールとの磁極の差は２であり、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子の数と前記第１磁気スケールの磁極数との積は、前記第２感磁素子群内の感磁素子の数と前記第２磁気スケールの磁極数との積に等しく、
前記第１感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第１磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第１の位置情報を求める第１磁極対内位置演算部と、
前記第２感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第２磁気スケール磁極対内を分割した位置を表わす第２の位置情報を求める第２磁極対内位置演算部と、
前記第１の位置情報および前記第２の位置情報に基づいて、前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を求める位置算出部と、
前記第１磁気スケールの磁極内の位置情報の位相と前記第２磁気スケールの磁極内の位置情報の位相がずれている境界域を検出する境界域判定部と、
前記境界域の前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を補正する位置補正部とを備えた、磁気式位置検出装置。 A first magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A second magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A magnetic sensing device for detecting a magnetic field formed by the first magnetic scale and the second magnetic scale,
The magnetic sensing device is
The first magnetic scale is opposed to the first magnetic scale with a predetermined gap therebetween, and is relatively moved in the arrangement direction of the first magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the first magnetic scale. A first magnetosensitive element group for detecting a change in the magnetic field during the relative movement;
The second magnetic scale is opposed to the second magnetic scale with a predetermined gap, and is relatively moved in the arrangement direction of the second magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the second magnetic scale. And a second magnetosensitive element group for detecting a change in the magnetic field during the relative movement,
The difference between the number of magnetic poles of the first magnetic scale and the number of magnetic poles of the second magnetic scale is 2, and the number of magnetic sensitive elements in the first magnetic sensitive element group and the number of magnetic poles of the first magnetic scale are Is equal to the product of the number of magnetic sensing elements in the second magnetic sensing element group and the number of magnetic poles of the second magnetic scale,
A first magnetic pole pair position calculation unit for obtaining first position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the first magnetic scale based on the detection result of the magnetic field change of the first magnetosensitive element group;
A second magnetic pole pair in-position calculator that obtains second position information representing a position obtained by dividing the second magnetic scale magnetic pole pair based on the detection result of the magnetic field change of the second magnetosensitive element group;
A position calculation unit for determining the position of the magnetosensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale based on the first position information and the second position information;
A boundary region determination unit for detecting a boundary region in which the phase of the positional information in the magnetic pole of the first magnetic scale and the phase of the positional information in the magnetic pole of the second magnetic scale are shifted;
A magnetic position detection device comprising: a position correction unit configured to correct the position of the magnetosensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale in the boundary region.
移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む第２磁気スケールと、
前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールによって形成される磁場を検出する感磁装置とを備え、
前記感磁装置は、
前記第１磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第１磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第１磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第１感磁素子群、第２感磁素子群および第３感磁素子群と、
前記第２磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第２磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第２磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第４感磁素子群、第５感磁素子群および第６感磁素子群と、
前記第１感磁素子群、前記第２感磁素子群および前記第３感磁素子群に含まれる感磁素子の数は同一であり、前記第４感磁素子群、前記第５感磁素子群および前記第６感磁素子群に含まれる感磁素子の数は同一であり、
前記第１磁気スケールの磁極数と、前記第４磁気スケールとの磁極の差は２であり、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子の数と前記第１磁気スケールの磁極数との積は、前記第４感磁素子群内の感磁素子の数と前記第４磁気スケールの磁極数との積に等しく、
前記第１感磁素子群内の感磁素子および前記第２感磁素子群内の感磁素子、前記第３感磁素子群内の感磁素子がそれぞれ、前記第１磁気スケールの１つの磁極内で間隔を空けて配列され、
前記第２感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第１感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が進む方向に、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第３感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第１感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が遅れる方向に、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第４感磁素子群内の感磁素子および前記第５感磁素子群内の感磁素子、前記第６感磁素子群内の感磁素子がそれぞれ、前記第２磁気スケールの１つの磁極内で間隔を空けて配列され、
前記第５感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第４感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が進む方向に、かつ前記第４感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第６感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第４感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が遅れる方向に、かつ前記第４感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第１感磁素子群、前記第２感磁素子群、前記第３感磁素子群、前記第４感磁素子群、前記第５感磁素子群、および前記第６感磁素子群の磁場変化検出結果に基づいて、前記第１感磁素子群の磁場変化検出結果と前記第４感磁素子群の磁場変化検出結果の位相差を検出する位相差検出部と、
前記検出された位相差に基づいて、前記第１感磁素子群の磁場変化と前記第４感磁素子群の磁場変化の位相が揃うように、前記第４感磁素子群の磁場変化検出結果を補正する位相差補正部と、
前記第１感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第１磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第１の位置情報を求める第１磁極対内位置演算部と、
前記補正された第４感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第２磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第２の位置情報を求める第２磁極対内位置演算部と、
前記第１の位置情報および第２の位置情報に基づいて、前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を求める位置算出部とを備えた、磁気式位置検出装置。 A first magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A second magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A magnetic sensing device for detecting a magnetic field formed by the first magnetic scale and the second magnetic scale,
The magnetic sensing device is
The first magnetic scale is opposed to the first magnetic scale with a predetermined gap therebetween, and is relatively moved in the arrangement direction of the first magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the first magnetic scale. A first magnetosensitive element group, a second magnetosensitive element group, and a third magnetosensitive element group that detect a change in the magnetic field during the relative movement;
The second magnetic scale is opposed to the second magnetic scale with a predetermined gap, and is relatively moved in the arrangement direction of the second magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the second magnetic scale. A fourth magnetosensitive element group, a fifth magnetosensitive element group, and a sixth magnetosensitive element group that detect a change in the magnetic field during the relative movement;
The number of magnetosensitive elements included in the first magnetosensitive element group, the second magnetosensitive element group, and the third magnetosensitive element group is the same, and the fourth magnetosensitive element group and the fifth magnetosensitive element. The number of magnetosensitive elements included in the group and the sixth magnetosensitive element group is the same,
The difference between the number of magnetic poles of the first magnetic scale and the number of magnetic poles of the fourth magnetic scale is 2, and the number of magnetic sensitive elements in the first magnetic sensitive element group and the number of magnetic poles of the first magnetic scale are Is equal to the product of the number of magnetic sensing elements in the fourth magnetic sensing element group and the number of magnetic poles of the fourth magnetic scale,
The magnetic sensitive element in the first magnetic sensitive element group, the magnetic sensitive element in the second magnetic sensitive element group, and the magnetic sensitive element in the third magnetic sensitive element group are each one magnetic pole of the first magnetic scale. Are arranged at intervals within
Each of the magnetosensitive elements in the second magnetosensitive element group has a phase advance direction relative to the corresponding magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group, and in the first magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
Each of the magnetosensitive elements in the third magnetosensitive element group has a phase lagging with respect to the corresponding magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group and in the first magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
A magnetic sensitive element in the fourth magnetic sensitive element group, a magnetic sensitive element in the fifth magnetic sensitive element group, and a magnetic sensitive element in the sixth magnetic sensitive element group are each one magnetic pole of the second magnetic scale. Are arranged at intervals within
Each of the magnetosensitive elements in the fifth magnetosensitive element group has a phase advance direction relative to the corresponding magnetosensitive element in the fourth magnetosensitive element group, and in the fourth magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
Each of the magnetosensitive elements in the sixth magnetosensitive element group has a phase lagging with respect to the corresponding magnetosensitive element in the fourth magnetosensitive element group and in the fourth magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
Magnetic fields of the first magnetosensitive element group, the second magnetosensitive element group, the third magnetosensitive element group, the fourth magnetosensitive element group, the fifth magnetosensitive element group, and the sixth magnetosensitive element group A phase difference detector that detects a phase difference between the magnetic field change detection result of the first magnetosensitive element group and the magnetic field change detection result of the fourth magnetosensitive element group based on the change detection result;
Based on the detected phase difference, the magnetic field change detection result of the fourth magnetosensitive element group so that the phase of the magnetic field change of the first magnetosensitive element group and the phase of the magnetic field change of the fourth magnetosensitive element group are aligned. A phase difference correction unit for correcting
A first magnetic pole pair position calculation unit for obtaining first position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the first magnetic scale based on the detection result of the magnetic field change of the first magnetosensitive element group;
A second magnetic pole pair position calculation unit for obtaining second position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the second magnetic scale based on the corrected detection result of the magnetic field change of the fourth magnetosensitive element group;
A magnetic position detection device comprising: a position calculation unit that obtains a position of the magnetosensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale based on the first position information and the second position information.
前記第４感磁素子群内の複数の感磁素子は、前記第２磁気スケールの１つの磁極内を前記第４感磁素子群内の感磁素子の数で等分した第２の間隔で配列され、
前記第１の間隔と前記第２の間隔は、同一である、請求項６記載の磁気式位置検出装置。 The plurality of magnetosensitive elements in the first magnetosensitive element group are at a first interval obtained by equally dividing one magnetic pole of the first magnetic scale by the number of magnetosensitive elements in the first magnetosensitive element group. Arranged,
The plurality of magnetosensitive elements in the fourth magnetosensitive element group are at a second interval obtained by equally dividing one magnetic pole of the second magnetic scale by the number of magnetosensitive elements in the fourth magnetosensitive element group. Arranged,
The magnetic position detection device according to claim 6, wherein the first interval and the second interval are the same.
前記第３感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第１感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、前記第１の間隔の１／３の間隔で配列され、
前記第５感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第４感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、前記第２の間隔の１／３の間隔で配列され、
前記第６感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第４感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、前記第２の間隔の１／３の間隔で配列される、請求項７記載の磁気式位置検出装置。 Each of the magnetosensitive elements in the second magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the first interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group,
Each of the magnetosensitive elements in the third magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the first interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group,
Each of the magnetosensitive elements in the fifth magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the second interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the fourth magnetosensitive element group,
Each magnetosensitive element in the sixth magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the second interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the fourth magnetosensitive element group. The magnetic position detection apparatus according to claim 7.
前記第４感磁素子群、前記第５感磁素子群、前記第６感磁素子群の磁場検出結果に基づいて、前記第４感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成し、
前記第１感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号と、前記第４感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号に基づいて、前記位相差を検出する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の磁気式位置検出装置。 The phase difference detection unit is configured to detect a magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group based on a magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group, the second magnetosensitive element group, and the third magnetosensitive element group. Generate a signal immediately before the change point and a signal immediately after the change point,
Based on the magnetic field detection results of the fourth magnetosensitive element group, the fifth magnetosensitive element group, and the sixth magnetosensitive element group, the signal immediately before the change point and the change of the magnetic field detection result of the fourth magnetosensitive element group Generate a signal immediately after the point,
Based on the signal immediately before the change point and the signal immediately after the change point of the magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group, and the signal immediately before the change point and the signal immediately after the change point of the magnetic field detection result of the fourth magnetosensitive element group. The magnetic position detection device according to claim 6, wherein the phase difference is detected.
移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含む第２磁気スケールと、
前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールによって形成される磁場を検出する感磁装置とを備え、
前記感磁装置は、
前記第１磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第１磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第１磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第１感磁素子群、および第２感磁素子群と、
前記第２磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第２磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第２磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第３感磁素子群、第４感磁素子群および第５感磁素子群と、
前記第２感磁素子群に含まれる感磁素子の数は、前記第１感磁素子群に含まれる感磁素子の数よりも１だけ多く、前記第３感磁素子群、前記第４感磁素子群および前記第５感磁素子群に含まれる感磁素子の数は同一であり、
前記第１磁気スケールの磁極数と、前記第３磁気スケールとの磁極の差は２であり、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子の数と前記第１磁気スケールの磁極数との積は、前記第３感磁素子群内の感磁素子の数と前記第３磁気スケールの磁極数との積に等しく、
前記第１感磁素子群内の感磁素子および前記第２感磁素子群内の感磁素子がそれぞれ、前記第１磁気スケールの１つの磁極内で間隔を空けて配列され、
前記第１感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第２感磁素子群内の２つの感磁素子の間に配列され、
前記第３感磁素子群内の感磁素子、前記第４感磁素子群内の感磁素子、および前記第５感磁素子群内の感磁素子がそれぞれ、前記第２磁気スケールの１つの磁極内で間隔を空けて配列され、
前記第４感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第３感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が進む方向に、かつ前記第３感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第５感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第３感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、位相が遅れる方向に、かつ前記第３感磁素子群内の感磁素子配列間隔よりも小さい間隔を隔てて配列され、
前記第１感磁素子群、前記第２感磁素子群、前記第３感磁素子群、前記第４感磁素子群、および前記第５感磁素子群の磁場変化検出結果に基づいて、前記第１感磁素子群の磁場変化検出結果と前記第３感磁素子群の磁場変化検出結果の位相差を検出する位相差検出部と、
前記検出された位相差に基づいて、前記第１感磁素子群の磁場変化と前記第３感磁素子群の磁場変化の位相が揃うように、前記第３感磁素子群の磁場変化検出結果を補正する位相差補正部と、
前記第１感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第１磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第１の位置情報を求める第１磁極対内位置演算部と、
前記補正された第３感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第２磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第２の位置情報を求める第２磁極対内位置演算部と、
前記第１の位置情報および第２の位置情報に基づいて、前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を求める位置算出部とを備えた、磁気式位置検出装置。 A first magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A second magnetic scale including magnetic poles N and S of equal length alternately arranged in the moving direction;
A magnetic sensing device for detecting a magnetic field formed by the first magnetic scale and the second magnetic scale,
The magnetic sensing device is
The first magnetic scale is opposed to the first magnetic scale with a predetermined gap therebetween, and is relatively moved in the arrangement direction of the first magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the first magnetic scale. A first magnetosensitive element group that detects a change in the magnetic field during the relative movement, and a second magnetosensitive element group;
The second magnetic scale is opposed to the second magnetic scale with a predetermined gap, and is relatively moved in the arrangement direction of the second magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the second magnetic scale. A third magnetosensitive element group, a fourth magnetosensitive element group, and a fifth magnetosensitive element group that detect a change in the magnetic field during the relative movement;
The number of magnetosensitive elements included in the second magnetosensitive element group is one more than the number of magnetosensitive elements included in the first magnetosensitive element group, and the third magnetosensitive element group and the fourth magnetosensitive element group are included. The number of magnetic elements included in the magnetic element group and the fifth magnetic element group is the same,
The difference between the number of magnetic poles of the first magnetic scale and the number of magnetic poles of the third magnetic scale is 2, and the number of magnetic sensitive elements in the first magnetic sensitive element group and the number of magnetic poles of the first magnetic scale are Is equal to the product of the number of magnetic sensing elements in the third magnetic sensing element group and the number of magnetic poles of the third magnetic scale,
The magnetic sensitive elements in the first magnetic sensitive element group and the magnetic sensitive elements in the second magnetic sensitive element group are each arranged with an interval in one magnetic pole of the first magnetic scale,
Each magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group is arranged between two magnetosensitive elements in the second magnetosensitive element group,
The magnetosensitive elements in the third magnetosensitive element group, the magnetosensitive elements in the fourth magnetosensitive element group, and the magnetosensitive elements in the fifth magnetosensitive element group are each one of the second magnetic scales. Arranged in the magnetic poles at intervals,
Each magnetosensitive element in the fourth magnetosensitive element group has a phase advance direction relative to the corresponding magnetosensitive element in the third magnetosensitive element group, and in the third magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
Each magnetosensitive element in the fifth magnetosensitive element group has a phase lagging with respect to the corresponding magnetosensitive element in the third magnetosensitive element group, and in the third magnetosensitive element group. Arranged at an interval smaller than the magnetosensitive element arrangement interval,
Based on the magnetic field change detection results of the first magnetosensitive element group, the second magnetosensitive element group, the third magnetosensitive element group, the fourth magnetosensitive element group, and the fifth magnetosensitive element group, A phase difference detection unit for detecting a phase difference between a magnetic field change detection result of the first magnetosensitive element group and a magnetic field change detection result of the third magnetosensitive element group;
Based on the detected phase difference, the magnetic field change detection result of the third magnetosensitive element group so that the phase of the magnetic field change of the first magnetosensitive element group and the phase of the magnetic field change of the third magnetosensitive element group are aligned. A phase difference correction unit for correcting
A first magnetic pole pair position calculation unit for obtaining first position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the first magnetic scale based on the detection result of the magnetic field change of the first magnetosensitive element group;
A second magnetic pole pair position calculation unit for obtaining second position information representing a position obtained by dividing the magnetic pole pair of the second magnetic scale based on the corrected detection result of the magnetic field change of the third magnetic sensing element group;
A magnetic position detection device comprising: a position calculation unit that obtains a position of the magnetosensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale based on the first position information and the second position information.
前記第３感磁素子群内の複数の感磁素子は、前記第２磁気スケールの１つの磁極内を前記第３感磁素子群内の感磁素子の数で等分した第２の間隔で配列され、
前記第１の間隔と前記第２の間隔は、同一である、請求項１０記載の磁気式位置検出装置。 The plurality of magnetosensitive elements in the first magnetosensitive element group are at a first interval obtained by equally dividing one magnetic pole of the first magnetic scale by the number of magnetosensitive elements in the first magnetosensitive element group. Arranged,
The plurality of magnetosensitive elements in the third magnetosensitive element group are at a second interval obtained by equally dividing one magnetic pole of the second magnetic scale by the number of magnetosensitive elements in the third magnetosensitive element group. Arranged,
The magnetic position detection device according to claim 10, wherein the first interval and the second interval are the same.
前記第４感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第３感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、前記第２の間隔の１／３の間隔で配列され、
前記第５感磁素子群内のそれぞれの感磁素子は、前記第３感磁素子群内の対応する感磁素子に対して、前記第２の間隔の１／３の間隔で配列される、請求項１１記載の磁気式位置検出装置。 Each of the magnetosensitive elements in the second magnetosensitive element group is arranged at an interval of ½ of the first interval with respect to an adjacent magnetosensitive element in the first magnetosensitive element group,
Each of the magnetosensitive elements in the fourth magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the second interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the third magnetosensitive element group,
Each magnetosensitive element in the fifth magnetosensitive element group is arranged at an interval of 1/3 of the second interval with respect to the corresponding magnetosensitive element in the third magnetosensitive element group. The magnetic position detection device according to claim 11.
前記第３感磁素子群、前記第４感磁素子群、前記第５感磁素子群の磁場検出結果に基づいて、前記第３感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号を生成し、
前記第１感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号と、前記第３感磁素子群の磁場検出結果の変化点の直前信号および変化点の直後信号に基づいて、前記位相差を検出する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の磁気式位置検出装置。 The phase difference detection unit includes a signal and a change point immediately before the change point of the magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group based on the magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group and the second magnetosensitive element group. Generates a signal immediately after
Based on the magnetic field detection results of the third magnetosensitive element group, the fourth magnetosensitive element group, and the fifth magnetosensitive element group, signals and changes immediately before the change point of the magnetic field detection result of the third magnetosensitive element group Generate a signal immediately after the point,
Based on the signal immediately before the change point and the signal immediately after the change point of the magnetic field detection result of the first magnetosensitive element group, and the signal immediately before the change point and the signal immediately after the change point of the magnetic field detection result of the third magnetosensitive element group. The magnetic position detection device according to claim 10, wherein the phase difference is detected.
前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールは、それぞれ、移動方向に交互に配置された均等な長さの磁極Ｎ、磁極Ｓを含み、前記感磁装置は、前記第１磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第１磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第１磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第１感磁素子群と、前記第２磁気スケールに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置され、前記第２磁気スケールによって形成される磁場の中を前記空隙を維持しながら、前記第２磁気スケールの配列方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を検出する第２感磁素子群とを含み、前記第１磁気スケールの磁極数と、前記第２磁気スケールとの磁極の差は２であり、かつ前記第１感磁素子群内の感磁素子の数と前記第１磁気スケールの磁極数との積は、前記第２感磁素子群内の感磁素子の数と前記第２磁気スケールの磁極数との積に等しく、
前記第１感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第１磁気スケールの磁極対内を分割した位置を表わす第１の位置情報を求めるステップと、
前記第２感磁素子群の磁場変化の検出結果に基づいて、前記第２磁気スケール磁極対内を分割した位置を表わす第２の位置情報を求めるステップと、
前記第１の位置情報および前記第２の位置情報に基づいて、前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を求めるステップと、
前記第１磁気スケールの磁極内の位置情報の位相と前記第２磁気スケールの磁極内の位置情報の位相がずれている境界域を検出するステップと、
前記境界域の前記第１磁気スケールおよび前記第２磁気スケールに対する前記感磁装置の位置を補正するステップとを備えた、磁気式位置検出方法。 A magnetic detection method using a first magnetic scale, a second magnetic scale, and a magnetosensitive device,
Each of the first magnetic scale and the second magnetic scale includes magnetic poles N and S having equal lengths alternately arranged in the moving direction, and the magnetic sensitive device is arranged with respect to the first magnetic scale. Oppositely arranged across a predetermined gap, and relative movement in the arrangement direction of the first magnetic scale while maintaining the gap in the magnetic field formed by the first magnetic scale, A first magnetosensitive element group that detects a change in the magnetic field and a second gap that is opposed to the second magnetic scale, and the gap is formed in the magnetic field formed by the second magnetic scale. A second magnetosensitive element group that relatively moves in the arrangement direction of the second magnetic scale and detects a change in the magnetic field during the relative movement while maintaining the number of magnetic poles of the first magnetic scale, Said second magnetism The difference between the magnetic pole and the kale is 2, and the product of the number of the magnetic sensing elements in the first magnetic sensing element group and the number of the magnetic poles of the first magnetic scale is the sensitivity in the second magnetic sensing element group. Equal to the product of the number of magnetic elements and the number of magnetic poles of the second magnetic scale,
Obtaining first position information representing a position obtained by dividing a magnetic pole pair of the first magnetic scale based on a detection result of a magnetic field change of the first magnetosensitive element group;
Obtaining second position information representing a position obtained by dividing the inside of the second magnetic scale magnetic pole pair based on the detection result of the magnetic field change of the second magnetosensitive element group;
Obtaining a position of the magnetic sensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale based on the first position information and the second position information;
Detecting a boundary region where a phase of position information in the magnetic pole of the first magnetic scale and a phase of position information in the magnetic pole of the second magnetic scale are shifted;
And correcting the position of the magnetosensitive device with respect to the first magnetic scale and the second magnetic scale in the boundary area.
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