JPH06201310A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定するストローク量に応じて分解能を変更
可能とするとともに、デジタル位置信号とアナログ位置
信号を選択的に利用可能にする。 【構成】 磁気スケール３のピッチに対応して９０゜の
位相差をもった２相の正弦波信号を出力する一対の磁気
センサ５と、磁気スケール３のピッチ毎の各センサ出力
ピーク値をそれぞれ更新・格納する手段５３と、各ピー
ク値から各ピッチ毎の振央値を演算する手段５４と、振
央値とセンサ出力の比較結果に基づいて粗位置を演算す
る手段５５と、ピーク値と振央値からセンサ出力の正規
化係数を演算する手段５６と、正規化係数に基づいてセ
ンサ出力を補正する手段５７と、２相の補正された正規
化信号を用いて三角関数逆演算により精位置を演算する
手段５８と、粗位置と精位置とを合算して位置信号を出
力する手段５９と、位置信号の分解能を切り換える手段
５１と、デジタル・アナログ変換手段５２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧シリンダのロッド
などアクチュエータのストローク位置を高精度で検出す
る装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧シリンダのピストンロッドなどのス
トローク位置を検出する装置として、ピストンロッド表
面の軸方向に一定の間隔で弱磁性部を配設した磁気スケ
ールを構成し、シリンダ側に取り付けた磁気センサの検
出信号がピストンロッドの変位によって正弦波形で変化
することを利用して、変位の増分値から分解能の高い位
置検出を行う相対位置検出型のものが知られており、本
願出願人も特開平４−１３６７１３号公報に高精度の測
定が行えるものを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では分解能を固定しているため、ストローク量
の異なる複数のアクチュエータに適用するときに大幅な
変更を必要とする場合があり、また、アナログ位置信号
とデジタル位置信号を選択的に出力ができないため、フ
ィードバック用のアナログ位置信号を必要とするサーボ
系等において不都合が生じる場合があった。

【０００４】そこで本発明は、測定する分解能を変更可
能とし、さらに、デジタル位置信号とアナログ位置信号
を選択的に利用可能な位置検出装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１におい
て、移動方向に所定のピッチで弱磁性部を配設した磁気
スケール３と、磁気スケール３のピッチに対応して９０
゜の位相差をもった２相の正弦波信号を出力する一対の
磁気センサ５と、磁気スケール３のピッチ毎の各センサ
出力ピーク値をそれぞれ更新・格納する手段５３と、各
ピーク値から各ピッチ毎の振央値を演算する手段５４
と、前記振央値とセンサ出力の比較結果に基づいて粗位
置を演算する手段５５と、前記ピーク値と振央値からセ
ンサ出力の正規化係数を演算する手段５６と、前記正規
化係数に基づいてセンサ出力を補正する手段５７と、２
相の補正された正規化信号を用いて三角関数逆演算によ
り精位置を演算する手段５８と、粗位置と精位置とを合
算して位置信号を出力する手段５９とを備えた位置検出
装置において、前記位置信号の分解能を切り換える手段
５１と、デジタル位置信号をアナログ位置信号に変換、
出力する手段５２とを備える。

【０００６】

【作用】したがって、センサ出力のピーク値は各ピッチ
毎に格納手段に更新・格納され、各ピッチにおけるピー
ク値と振央値の差の逆数が正規化係数として決められ
る。センサ出力にこの正規化係数を乗じることで磁気ス
ケールのピッチ毎にセンサ出力は補正され、各振幅レベ
ルの同一化が行われ、正規化された２相の信号により精
位置を演算し、各センサ出力と振央値との比較結果によ
り粗位置を演算し、精位置と粗位置とを合算することで
位置信号が出力される。この位置信号は分解能切換手段
で選択された測定単位に変換され、デジタル位置信号と
して出力されるとともに、この変換されたデジタル位置
信号はデジタル・アナログ変換手段によってアナログ位
置信号として出力される。

【０００７】

【実施例】図２〜４に本発明の実施例を示す。

【０００８】図２において、１は図示しない油圧シリン
ダを構成する磁性材料（強磁性部）で形成されたピスト
ンロッドで、このピストンロッド１の表面には軸方向に
所定のピッチＰをもって所定の深さの弱磁性部２を配設
し、これにより磁気スケール３を構成する。

【０００９】この磁気スケール３の弱磁性部２と強磁性
部４はともにＰ／２の幅を備えてピッチＰで配設され
る。

【００１０】図示しない油圧シリンダの一端にはピスト
ンロッド１の変位に伴って磁気スケール３の１ピッチを
１周期とし、互いに９０゜の位相差を備えた２相の正弦
波信号を出力する一対の磁気センサ５が備えられる。

【００１１】磁気センサ５からの２相の出力信号sigＡ
（以下Ａ相）、sigＢ（以下Ｂ相）は、図３に示すよう
にマイクロコンピュータなどで構成されるコントローラ
７に入力されて、これに基づいてピストンロッド１のス
トロークの相対位置が演算される。この相対位置の演算
は、例えば、磁気センサ５の出力信号Ａ、Ｂ相それぞれ
のピーク値（最大値、最小値）に基づいて求めた正規化
係数に基づく１／２ピッチ間を所定数（例えば１／１０
０mm）に分割した位置（精位置）を求め、また、出力信
号Ａ、Ｂ相のそれぞれのピーク値に基づいて求めたそれ
ぞれの振央値と、出力信号Ａ、Ｂ相とを比較し、１／２
ピッチ単位の位置（粗位置）を求め、これらを合算する
ことでストロークの相対位置が求められる。

【００１２】磁気センサ５の出力信号Ａ、Ｂ相はサンプ
ルホールド回路ＳＨＡ、ＳＨＢ、及びアナログ・デジタ
ルコンバータＡＤＣを介してコントローラ７の中央演算
処理部ＣＰＵに入力される。

【００１３】コンパレータＣＡ、ＣＢはＣＰＵにおいて
演算された磁気センサ５の出力信号Ａ、Ｂ相の各ピッチ
における最大値と最小値との中央値である振央値を基準
値として出力信号Ａ、Ｂ相と比較し、振央値よりも大き
いときにＨレベル、小さいときにＬレベルの信号を出力
する。なお、ＤＡＣＡ、ＤＡＣＢはＣＰＵで演算された
各振央値をアナログ変換するデジタル・アナログコンバ
ータである。

【００１４】コントローラ７から出力されるデジタルの
位置信号は分解能切換回路９を介して出力される。分解
能切換回路９には分解能を設定するためのスイッチ８が
接続され、このスイッチ８は例えば、ＳＷ₁〜ＳＷ₃の３
つのスイッチにより構成され、これらＳＷ₁〜ＳＷ₃のオ
ン、オフによって３ビットのデジタル位置信号として分
解能切換回路９へ分解能の設定値が入力される。

【００１５】分解能切換回路９は、例えば図４に示すよ
うなシフトレジスタによって構成される。このシフトレ
ジスタは１６ビットで構成され、上位８ビットを上位バ
イト、下位８ビットを下位バイトとし、上位バイトの最
上位ビットをデータの正負を示す符号部としている。こ
のシフトレジスタはスイッチ８のＳＷ₁〜ＳＷ₃の状態に
応じて右シフトの回数が決定され、分解能が１／１００
〜１６／１００mm、計測ストロークが±７５〜±１２０
０mmの間で変更される。

【００１６】なお、本実施例においては、１４ビットの
Ｄ／Ａコンバータをバイポーラで使用しており、データ
の範囲は約±８１９２となる。±７５００までを有効範
囲とすると、分解能が１／１００mmのとき、計測ストロ
ークは±７５．００mmとなる。

【００１７】分解能切換回路９からはスイッチ８で設定
された分解能のデジタル位置信号が出力され、分解能切
換回路９に接続されたデジタル・アナログコンバータ１
０からはデジタル位置信号を変換したアナログ位置信号
が出力される。

【００１８】メモリＲＡＭには磁気センサ５の出力信号
Ａ、Ｂ相の各ピッチごとのピーク値が格納される。メモ
リＲＡＭに順次更新・格納されるセンサ信号Ａ、Ｂ相
は、図５に示すように、Ａ相とＢ相とに分けられ、ピー
ク値（最大値及び最小値）と共に格納されたピーク値の
内容（信頼度）を表すクラス値が格納される。

【００１９】ピーク値は最大値が偶数、最小値が奇数と
なるようにメモリＲＡＭの位置が決められて実際の測定
値が格納される。ただし、初期セット時には期待値がセ
ットされている。そして、クラス値は格納されるピーク
値の内容に応じて後述するように、３種の重みづけ係数
として表される。

【００２０】ここで、図６〜図１１のフローチャートを
参照して位置演算及び分解能の切換動作について説明す
る。

【００２１】まず、図６、７のフローチャートは、セン
サ信号Ａ（Ａ相センサ信号）とセンサ信号Ｂ（Ｂ相セン
サ信号）がそれぞれ振央値をクロスしたときに実行され
るもので、図５においてコンパレータＣＡの出力が変化
したことを検出してＡ相センサ信号が振央値をクロスす
ることを判定すると、同時にＢ相センサ信号のピーク値
ホールドモードに切り換えられる。（Ｓ１〜２）図５に
も示すように、Ａ相センサ信号が振央値をクロスする位
置にあるときは、Ｂ相センサ信号は最大値又は最小値を
とるので、これをサンプルホールドしておく。

【００２２】Ａ相センサ信号が振央値をクロスしたとき
に、磁気スケール３の１／２ピッチ単位の粗位置が求ま
り、また、そのとき両コンパレータＣＡ、ＣＢの出力値
がハイレベルまたはローレベルのいずれかで一致してい
るかどうかにより、ストローク方向が判断され、一致し
ているときにはＡ相粗位置カウンタをカウントダウン
し、不一致であればカウントアップする。

【００２３】Ａ相センサ信号とＢ相センサ信号とは９０
゜の位相差をもつが、ピストンロッド１の移動方向によ
って、互いの位相が進んだり遅れたりし、仮にＡ相の位
相がＢ相の位相よりも９０゜だけ進んでいるストローク
方向を正方向とすると、図５にも示すように、Ａ相が振
央値をクロスした直後のコンパレータの出力は、常時Ｂ
相のコンパレータ出力と相違する。したがって、正方向
にストロークしているときはＡ相粗位置カウンタをカウ
ントアップし、そうでないときにはカウントダウンす
る。

【００２４】ここで、Ａ相粗位置カウンタと後述するＢ
相粗位置カウンタとは、Ａ相粗位置カウンタ値−Ｂ相粗
位置カウンタ値が０または１となるように、予め初期設
定してあり、Ｓ６で両カウンタ値の差を求めることによ
り粗位置カウンタのエラーをチェックすることができ
る。

【００２５】すなわち、センサ信号線の切断、ノイズ過
多またはコンパレータの出力低下などにより粗位置カウ
ンタが誤動作し、両カウンタの差が０または１でなくな
ったときには、直ちに異常を判断することができ、Ｓ７
によりエラーを出力する。

【００２６】次に、Ｓ８でＡ相ピーク値と振央値から、
Ａ相センサ信号の正規化係数の演算を行う。この正規化
係数は磁気スケール１のピッチ毎のセンサ出力の振幅の
違いを補正して同一レベルに整えるための係数で、精位
置を演算するときの正規化処理で利用される。

【００２７】この正規化係数Ａscは、１／｜ピーク値Ａ
pe−振央値Ａce｜として求める。なお、このＡ相ピーク
値と振央値については、図７のフローチャートにより求
めた値を用いる。

【００２８】仮に｜ピーク値Ａpe−振央値Ａce｜の正規
な値を１として、実測値がその２倍の大きさとすると、
この場合の正規化係数は１／２となって、後述するよう
に正規化係数をＡ相センサ信号の振幅にこの正規化係数
を乗ずることにより、振幅値＝１と補正して各ピッチの
振幅を正規なものと同一レベルに置換することができ
る。

【００２９】次に、先にホールドをかけておいたＢ相セ
ンサ信号のピーク値を更新する（Ｓ９）。この更新処理
は後述する図８のフローチャートにしたがって行われ
る。

【００３０】Ｓ１０ではＢ相振央値の演算を行う時期に
あるかを判断し、センサ信号がピーク値にあれば振央値
の演算を行う（Ｓ１１）。

【００３１】振央値の演算は、ストローク方向に応じて
これから進んでいく同一ピッチ内において、最新の最大
値と最小値の中間値として求めるが、振央値そのものは
大きく変化することが少ないため、前後数ピッチ間の最
大値と最小値との平均値として算出することもできる。

【００３２】この演算結果はＢ相振央値として粗位置演
算及びその位置検出精度確保のために出力される（Ｓ１
２）。

【００３３】図７のＢ相センサ信号が振央値をクロスし
たときの処理は、上記説明したＡ相センサ信号の振央値
クロス時の処理と同一であるが、反対相であることから
アップダウンカウントの判定が逆になっている。図５に
も示すように、Ｂ相センサ信号が振央値をクロスしたと
きには、Ａ相センサ信号はピーク値をとり、したがっ
て、ここでは上記と同様にしてＡ相ピーク値の更新と振
央値とが演算され、また、Ｂ相センサ信号の正規化係数
が演算される（Ｓ１′〜１２′） 次に、図８のピーク値の更新は、Ａ相、Ｂ相センサ信号
の振央値クロス時に、互いに反対相に対して行われ、振
央値のクロス時にピークホールドをかけたセンサ信号の
ピーク値を取り込んでから、その位置に既に格納されて
いるピーク値のクラスチェックを行う（Ｓ２１、２
２）。

【００３４】そして、各クラス毎に設定されている重み
付け係数Ｇu、Ｅs、Ｍeを選択し、この係数に基づいて
更新ピーク値を算出する（Ｓ２３〜２６）。

【００３５】この演算は、既に格納されているピーク値
に選択された係数を乗じたものと、現在取り込んだピー
ク値に基準係数Ｔeを乗じたものを加算し、これを前記
基準係数と選択係数とを加算した値で除算して行われ
る。なお、選択係数は前述のように、Ｍe＝１とする
と、Ｍe＞Ｅs＞Ｇuの関係をもち、またＴeは通常１であ
る。また、この基準係数は更新回数に応じて（１／更新
回数）としてもよく、現在取り込んだピーク値を優先さ
せるためにＴe＞１としてもよい。

【００３６】ピーク値の更新は信号取り込みのエラー等
をも考慮し、実測値が格納されていない初期において
も、期待値からできるだけ早期に近付けて演算結果の精
度を高めるため、クラスによって異なる重み付け係数を
用いて補正した値を、現在のピーク値と平均化処理した
上で更新ピーク値として格納する。

【００３７】さらに、Ｓ２８〜３３で現在のピーク値が
格納された位置の２個先、２個前の位置（ピーク値が最
大値相当であれば、その前後のピーク値の最大値格納位
置にあたる）のピーク値のクラスが、最も初期の推測値
であれば現在の更新ピーク値を格納し、そのクラスを概
略値に書き換え、このようにして現在までの実測値に基
づいて前後に格納される期待値としてのピーク値をでき
るだけ早い段階で新値に近付ける。

【００３８】すなわち、推測値であればＳ２８〜３０
で、２個先のピーク値のクラスをチェックし、推測値Ｇ
uであれば格納済みピーク値を現在のピーク値に変更し
てそのクラスを概略値に書き換え、さらにＳ３１〜３３
で２個前のピーク値のクラスをチェックし、同様にして
推測値のときは変更と書き換えを行う。

【００３９】なお、Ｓ２８、Ｓ３１でクラスをチェック
した結果、概略値または実測値であると判定されたとき
はそのままとし、ピーク値の更新とクラスの書き換えは
行わない。

【００４０】次に、図９のフローチャートにより、以上
のようにして求めた振央値、ピーク値、正規化係数等を
用いて、Ａ相及びＢ相センサ信号を正規化した上で粗位
置と精位置を求め、さらにこれらを合算してストローク
位置を算出する。

【００４１】まず、Ａ、Ｂ相センサ信号を同時にサンプ
ルホールドした後、Ａ／Ｄ変換してセンサ信号Ａs、Ｂs
として取り込む（Ｓ４１）。Ｓ４２、４３において現在
の振央値Ａce、Ｂceと正規化係数Ａsc、Ｂscとを用いて
Ａ相及びＢ相のセンサ信号の正規化を行う。

【００４２】Ａ相センサ信号の正規化信号Ａcoは、セン
サ信号Ａｓから振央値Ａceを減算し、前述した正規化係
数Ａscを乗ずることにより求められ、これらにより各ピ
ッチにおける振幅レベルが同一レベルに修正される。

【００４３】Ｂ相センサ信号Ｂsの正規化信号Ｂcoも同
様にして求められる。

【００４４】Ｓ４４では、この正規化信号の合成振幅を
求め、正規化された信号が正しいものであるかどうかを
判定する。図１３に正規判定の判定領域を示し、両セン
サ信号は９０度の位相差をもつためにsinθとcosθで表
され、sin²θ＋cos²θ＝１によって描かれる円に対して
所定の幅を正規な状態とする。前記合成振幅がこの範囲
に入れば正規化された信号ＡcoとＢcoは共に正しいもの
と判定される一方、この範囲を出るとエラーと判定され
てエラー信号が出力される。

【００４５】このエラーの原因には、例えば、センサ信
号線の切断、センサ信号振幅の過大、過小などがある。

【００４６】つぎに、このＡ、Ｂ正規化信号に基づいて
精位置の演算を行うが、同時に粗位置を示すＡ、Ｂ粗位
置カウンタの値の選択を行う。

【００４７】センサ信号に含まれるノイズの影響による
精位置、粗位置の不整合を防止するため、まず、図１２
に示す正規化信号Ａco−Ｂcoの合成波のグラフ（sin²θ
＋cos²θ＝１）において、現在位置が図中４５゜線で分
割されたどの領域にあるかを判定する。この４５゜線は
図示のように原点から｛（１／４、３／４、５／４、７
／４）π｝線を示す。４５゜線で分割された４つの領域
では、どちらかの相の粗位置カウンタが変化するので、
現在位置の領域に対してその１つ前の領域のカウンタ値
を選択すれば精度の高い粗位置を確定することができ、
また、精位置と粗位置の整合をとることができる。

【００４８】そこで、Ｓ４５において正規化信号Ａcoと
Ｂcoの絶対値の大小から領域を判定し、粗位置を選択す
るとともに精位置を後述する三角関数逆演算により算出
する。

【００４９】Ｓ４５で正規化信号｜Ｂco｜が｜Ａco｜よ
り大きいときは、Ｓ４６でＢ相粗位置カウンタを選択し
てそのカウント値を粗位置とする。

【００５０】逆に、｜Ｂco｜が｜Ａco｜より小さいとき
は、Ｓ５１でＡ相粗位置カウンタが選択される。

【００５１】精位置を算出する三角関数逆演算は、図１
４に示すように、Ａ相センサ出力を正弦波（sinθ）、
Ｂ相センサ出力を余弦波（cosθ）とすると、磁気スケ
ール３の１ピッチ（０〜２π）におけるピストンロッド
１の移動によるＡ相、Ｂ相センサ出力ｙ₁、ｙ₂は次式の
ように表される。

【００５２】ｙ₁ ＝ ｖ₁sinθ ｙ₂ ＝ ｖ₂cosθ ここで、ｖ₁、ｖ₂は磁気センサ５及び磁気スケール３の
特性に基づくピーク電圧値であり、ｖ₁＝ｖ₂となるよう
に前述の正規化係数を用いて正規化すると、 tanθ ＝ sinθ／cosθ ＝ ｙ₁／ｙ₂ となる。したがって、センサ出力ｙ₁、ｙ₂より角度θは
次式によって求められる。

【００５３】θ ＝ tan^-1（ｙ₁／ｙ₂） １ピッチＰ（または１／２ピッチＰ）におけるピストン
ロッド１の精位置Ｆ_Dは上記θに基づいて次式により算
出される。

【００５４】Ｆ_D ＝ （Ｐ／２π）×θ ここで、磁気スケール３の１ピッチＰを例えば２mmに設
定し（したがって粗位置は１mm単位）、この粗位置間隔
を１００等分したものを精位置の単位量とすると、１／
１００mm単位の精位置Ｆ_Dは次式により算出される。

【００５５】 Ｆ_D ＝ （１００／π）×tan^-1（｜Ａco｜／｜Ｂco｜） こうして算出さた精位置をＳ４８において、正規化セン
サ信号ＡcoとＢcoとの符号の同一性を判定して補正す
る。

【００５６】もし、符号が相違すればＳ４９で補正精位
置として（５０＋Ｆ_D）を、符号が一致すればＳ５０で
（５０−Ｆ_D）を算出する。

【００５７】これに対して、Ｓ４５で正規化信号｜Ａco
｜が｜Ｂco｜より大きいときは、Ｓ５１〜５５に進み、
粗位置としてＡ相粗位置カウンタのカウント値をとり、
精位置Ｆ_Dを次式により算出する。

【００５８】 Ｆ_D ＝ （１００／π）×tan^-1（｜Ｂco｜／｜Ａco｜） 一方、符号が一致しているときには、Ｓ５５で精位置と
してＦ_Dを、不一致のときにはＳ５４において−Ｆ_Dを出
力する。

【００５９】図１２にも示すように、Ｂ相センサ信号が
振央値をクロスするのは０→π→０（２π）で、Ａ相セ
ンサ信号のクロス位置は１／２π→３／２π→１／２π
となる。

【００６０】ここで粗位置信号は、７／４π→１／４
π、３／４π→５／４πの間でＡ相粗位置カウンタを、
１／４π→３／４π、５／４π→７／４πの間でＢ相粗
位置カウンタをそれぞれ選択すればよく、これに精位置
をＳ５６で合算すれば精度の高い位置信号を得ることが
できる。

【００６１】こうして得られた１／１００mmの分解能を
備えたデジタル位置信号は、分解能切換回路９に入力さ
れて図１０〜１１に示すフローチャートにしたがって、
スイッチ８によって予め設定された分解能に対応するデ
ジタル位置信号に変換される。

【００６２】図１０〜１１において、Ｓ６０ではスイッ
チ８の状態を読み込み、この状態に応じて分解能を設定
する変数ＳＰＡＮに所定の数値を代入したのちに条件分
岐を行う。この変数ＳＰＡＮへの数値の設定は図１１に
示すように、Ｓ６１〜Ｓ６４でＳＷ₁〜ＳＷ₃のオン、オ
フを判定してＳ６５〜Ｓ６９において１〜５の数値を設
定する。

【００６３】そして、このＳＰＡＮに設定した値に対応
してＳ７０〜７４へ分岐し、分解能切換回路９のシフト
レジスタのデータ部を図４に示すように順次右方向へシ
フトさせ、コントローラ７から得られた位置信号をスイ
ッチ８で選択した分解能及び計測ストロークに設定す
る。

【００６４】すなわち、ＳＰＡＮ＝１となるＳ７０では
シフトは実行せず、分解能は上記位置信号の最大分解能
である１／１００mm、計測ストロークが±７５mmに設定
される。ＳＰＡＮ＝２となるＳ７１では右方向へ１ビッ
ト（１回）シフトさせることで、分解能が２／１００m
m、計測ストロークが±１５０mmとなる。

【００６５】以下、ＳＰＡＮ＝３〜５となるＳ７２〜Ｓ
７４ではさらに右方向へ２〜４回シフトさせ、分解能を
４／１００〜１６／１００mmと粗くする一方、計測スト
ロークを±３００〜±１２００mmに拡大する。図４に右
シフトを２回実行し、分解能を４／１００mm、計測スト
ロークを±３００mmとする例を示す。

【００６６】こうして、所定の分解能に変換されたデジ
タル位置信号をＳ７５で出力し、さらに、Ｓ７６〜Ｓ７
９ではこのデジタル位置信号をアナログ位置信号に変換
するための処理が行われる。すなわち、Ｓ７６で位置信
号が正であればＳ７７で図４のシフトレジスタの符号部
を１に設定する一方、負であればＳ７８でデジタル位置
信号を反転処理した後にＳ７９で符号部を０に設定し、
Ｓ８０でデジタル・アナログコンバータ１０に出力さ
れ、デジタル・アナログコンバータ１０からは分解能切
換回路９のシフトレジスタに対応したアナログ位置信号
が出力される。

【００６７】このようにして、上記フローチャートの処
理を繰り返すことにより、磁気センサ５の２相のセンサ
出力に基づいて粗位置と精位置を求めてから現在のスト
ローク位置を高精度で算出し、スイッチ８で予め選択し
た分解能を検出するとともに、位置信号を所定の分解能
に変換することが可能となり、アクチュエータのストロ
ークや使用目的に応じて随時分解能を容易に変更するこ
とができ、さらに所定の分解能に変換されたデジタル位
置信号をアナログ位置信号に変換することが可能となり
アナログフィードバックを使用する制御装置などを容易
に接続することが可能となる。

【００６８】図１５は他の実施例を示し、上記第１の実
施例において演算された位置信号を微分回路６０により
速度信号として出力するもので、その他の構成は上記第
１の実施例と同様である。分解能切換手段５１からは予
め設定された分解能のデジタル速度信号が出力され、デ
ジタル・アナログ変換手段５２からはアナログ速度信号
が出力される。また、デジタル信号を位置出力とし、ア
ナログ信号を速度出力とする等、その組み合わせは任意
に行うことができる。

【００６９】なお、上記実施例において、分解能の設定
をスイッチ８により設定したが、図示はしないが外部の
コントローラから通信などにより設定してもよい。

【００７０】また、上記実施例において、分解能を設定
するスイッチをＳw₁〜Ｓw₃の３つとしたが、この数は任
意に変更することもできる。

【００７１】さらに、上記実施例において、デジタル位
置信号とアナログ位置信号の分解能をスイッチ８で設定
したが、図示はしないがデジタル位置信号とアナログ位
置信号のそれぞれに分解能設定スイッチを設けることも
可能であり、これにより各々異なった分解能とすること
もできる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気セン
サの出力に基づいて粗位置と精位置を求めてから現在位
置を高い精度で算出し、この位置信号を予め設定した分
解能に変換することが可能となり、アクチュエータのス
トロークや使用目的に応じて随時分解能を容易に変更す
ることができ、さらに所定の分解能に変換されたデジタ
ル位置信号をアナログ位置信号に変換することが可能と
なり、アナログフィードバックを使用する制御装置など
を容易に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例を示す磁気スケールの拡大図で
ある。

【図３】コントローラのブロック図である。

【図４】分解能切換回路の要部を示す図である。

【図５】各ピッチにおける磁気センサの出力信号の変化
を示す図である。

【図６】Ａ相の正規化係数及び振央値を演算するフロー
チャートである。

【図７】同じくＢ相の正規化係数及び振央値を演算する
フローチャートである。

【図８】ピーク値の更新動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】精位置及び粗位置から位置信号を求める演算動
作のフローチャートである。

【図１０】分解能の設定動作を示すフローチャートであ
る。

【図１１】分解能の判定動作を示すフローチャートであ
る。

【図１２】Ａ相、Ｂ相の合成振幅における粗位置カウン
タと象限位置の関係を示す図である。

【図１３】同じく合成振幅の説明図である。

【図１４】ストローク位置の演算の説明図である。

【図１５】他の実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ピストンロッド ２ 弱磁性部 ３ 磁気スケール ４ 強磁性部 ５ 磁気センサ ７ コントローラ ８ スイッチ ９ 分解能切換回路 １０ Ｄ／Ａコンバータ ５１ 分解能切換手段 ５２ デジタル・アナログ変換手段 ５３ ピーク値更新・格納手段 ５４ 振央値演算手段 ５５ 粗位置演算手段 ５６ 正規化係数演算手段 ５７ センサ出力補正手段 ５８ 精位置演算手段 ５９ 位置信号演算手段 ６０ 微分回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動方向に所定のピッチで弱磁性部を配
   設した磁気スケールと、磁気スケールのピッチに対応し
   て９０゜の位相差をもった２相の正弦波を出力する一対
   の磁気センサと、磁気スケールのピッチ毎の各センサ出
   力ピーク値をそれぞれ更新・格納する手段と、各ピーク
   値から各ピッチ毎の振央値を演算する手段と、前記振央
   値とセンサ出力の比較結果に基づいて粗位置を演算する
   手段と、前記ピーク値と振央値からセンサ出力の正規化
   係数を演算する手段と、前記正規化係数に基づいてセン
   サ出力を補正する手段と、２相の補正された正規化信号
   を用いて三角関数逆演算により精位置を演算する手段
   と、粗位置と精位置とを合算して位置信号を出力する手
   段とを備えた位置検出装置において、前記位置信号の分
   解能を切り換える手段と、デジタル位置信号をアナログ
   位置信号に変換してアナログ位置信号を出力する手段と
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。