JPH10132604A

JPH10132604A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH10132604A
Application number: JP8285339A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ishimoto; 茂石本
Original assignee: Sony Precision Technology Inc
Current assignee: Sony Manufacturing Systems Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】交流サーボモータの位置・速度制御用の２相
信号と磁界制御用の３相信号とを、１本のスケールから
同じエンコーダによって得る。【解決手段】ピッチλの目盛を記録したスケールＳＣ
に沿って、センサａ，ｂ，Ｖ，Ｗがスケール１に対して
相対変位可能に設けられており、センサｂは、センサａ
と協働して位相差９０度の２相の周期性信号ｃｏｓ（２
πｘ／λ），ｓｉｎ（２πｘ／λ）を検出すべく周期λ
のｎ＋１／４倍の距離（ｎは０以上の整数）だけセンサ
ａから離れているとともに、センサＶ，Ｗと協働して位
相差６０度の３相の周期性信号ｓｉｎ（２πｘ／λ），
ｓｉｎ（２πｘ／λーλ／６），ｓｉｎ（２πｘ／λー
λ／３）を検出ｃｏｓ（２πｘ／λ），ｓｉｎ（２πｘ
／λ）を検出すべく周期λのそれぞれｎ＋１／６倍，ｎ
＋１／３倍の距離だけセンサＶ，Ｗから離れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば工作機械や
精密測定機器等において相対変位する２部材の変位量を
検出する位置検出装置に関し、特に、装置自体及びサー
ボ機構全体の構造の簡略化と、サーボモータの制御の高
精度化とを図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に工作機械や精密測定機器等におい
ては、相対変位する２部材の位置を目標位置に一致させ
るために、この２部材間の変位量を検出してその検出結
果を制御量として用いるサーボ機構が設けられている。
近年、このサーボ機構では、サーボモータとして交流サ
ーボモータを用いることが主流になりつつある。

【０００３】ところで、交流サーボモータを制御するに
は、通常、位置及び速度を制御するためのデジタル２相
信号（位相差が９０度のＡ／Ｂ相信号やＵＰ／ＤＯＷＮ
信号）と、磁界制御を行うためのデジタル３相信号（位
相差が１２０度ずつのＵ，Ｖ，Ｗ相信号）とを交流サー
ボモータに供給することが必要である。しかるに、この
位置・速度制御用の２相信号は微細な制御を可能ならし
めるために比較的短い周期（マイクロメートル単位の長
さ）の信号でなければならないのに対し、磁界制御用の
３相信号はモータのスロットのピッチ（一般にミリメー
トル単位の長さ）に合わせた周期の信号なので、両信号
の周期は大きく異なっている。

【０００４】そのため従来は、位置・速度制御用の２相
信号に応じたピッチの目盛を記録したスケールと、磁界
制御用の３相信号に応じたピッチの目盛を記録したスケ
ールとの２本のスケールを設け、これら別々のスケール
から検出した周期性信号に基づいて位置・速度制御用の
２相信号と磁界制御用の３相信号とを得るようにしてい
た。

【０００５】また、リニア交流サーボモータを用いる場
合には、スケールとセンサ（検出ヘッド）との相対変位
量を符号化するエンコーダ自体も、位置・速度制御用の
２相信号を得るためのものと磁界制御用の３相信号を得
るためのものとを別々に設けるようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように位
置・速度制御用と磁界制御用との２本のスケールを設け
ることには、サーボ機構の構造の複雑化やその取り付け
時の調整箇所及び組立工数の増加を招くという問題があ
った。

【０００７】また、このように位置・速度制御用の２相
信号と磁界制御用の３相信号とを別々のスケールから得
ることには、位置・速度制御用の２相信号と磁界制御用
の３相信号との位相差を高い精度で合わせることが困難
となり、歩留りが悪化してしまうという問題があった。

【０００８】更に、リニア交流サーボモータにおけるよ
うに位置・速度制御用と磁界制御用との２つのエンコー
ダを設ける場合には、構造の複雑化や調整箇所及び組立
工数の増加が一層甚だしくなるという問題があった。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、交流サーボモータを用いたサーボ機構の構造を簡略
化し、その取り付け時の調整箇所及び組立工数を減少さ
せ、しかも位置・速度制御用の２相信号と磁界制御用の
３相信号との位相差を高い精度で合わせることのできる
位置検出装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、所定ピッチの目盛を記録したスケールと、前記ス
ケールとの相対位置に応じた周期性信号を検出するセン
サとを有する位置検出装置において、第１のセンサと、
この第１のセンサに対して周期性信号の周期のｎ＋１／
４倍の距離だけ離れて配置された第２のセンサと、この
第２のセンサに対してそれぞれ周期性信号の周期のｎ＋
（所定数分の１）倍，ｎ＋（所定数分の２）倍の距離だ
け離れて配置された第３のセンサ，第４のセンサとを備
え、第１のセンサ及び第２のセンサにより周期性信号の
周期の１／４だけ位相のずれた２相の周期性信号を検出
するとともに、第２のセンサ，第３のセンサ及び第４の
センサにより周期性信号の周期の所定数分の１ずつ位相
のずれた３相の周期性信号を検出するようにしたことを
特徴としている。

【００１１】この位置検出装置によれば、第２のセンサ
を２相の周期性信号の検出用のセンサと３相の周期性信
号の検出用のセンサとして兼用しつつ、それらの周期性
信号が共に検出される。したがって、これらの２相，３
相の周期性信号に基づいて交流サーボモータの位置・速
度制御用の位相差９０度の２相信号と磁界制御用の位相
差１２０度の３相信号とを得ることができる。

【００１２】尚、第２，第３，第４のセンサの距離は周
期性信号の周期の所定数分の１なので、これらのセンサ
から検出される３相信号の位相差は、この周期の所定数
分の１であって１２０度とは限らない。しかし、この所
定数が３であれば（即ち第２，第３，第４のセンサの距
離が周期性信号の周期の１／３であれば）位相差が１２
０度ずつの３相信号が検出されることはもちろんのこ
と、例えばこの所定数を６にする（即ち第２，第３，第
４のセンサの距離を周期性信号の周期の１／６にする）
ことにより位相差が６０度ずつの３相信号が検出される
場合にも、位相差が６０度ずつの３相信号から位相差が
１２０度ずつの３相信号を得ることは周知の技術（例え
ば第３のセンサからの信号を反転させること）によって
容易に可能である。しかも、第２，第３，第４のセンサ
間の距離を周期性信号の周期の１／６にすることによ
り、この距離を周期性信号の周期の１／３にするときよ
りも第２，第３及び第４のセンサ間の間隔を狭くするこ
とができるので、位置検出装置の小型化が図られる。

【００１３】このようにして位置・速度制御用の２相信
号と磁界制御用の３相信号とを１本のスケールから同じ
エンコーダによって得ることができるので、サーボ機構
の構造が簡略化するとともに、その取り付け時の調整箇
所及び組立工数が減少する。

【００１４】また、このように同じスケールから検出し
た周期性信号に基づいて位置・速度制御用の２相信号と
磁界制御用の３相信号とを得ることにより、両信号の位
相差のずれが無くなる。

【００１５】しかも、第２のセンサが２相の周期性信号
の検出用のセンサと３相の周期性信号の検出用のセンサ
として兼用されるので、２相の周期性信号の検出用のセ
ンサと３相の周期性信号の検出用のセンサとを別々に設
ける場合と比較して、センサ数が節減されることにより
位置検出装置自体の小型化とその構造の簡略化が図られ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明を磁気式の直線位置検出装
置（リニアエンコーダ）に適用した場合の基本的構成を
示す。所定ピッチλで磁気目盛を記録したスケールＳＣ
に沿って、４つのセンサａ，ｂ，Ｖ，ＷがスケールＳＣ
に対して相対変位可能に設けられている。センサａ，
ｂ，Ｖ，Ｗによる検出方式は、周知の検出方式であって
よい。

【００１８】センサａ，ｂは、スケールＳＣとの間の相
対変位量ｘに応じた２相の周期性信号を検出するために
従来から直線位置検出装置において通常設けられている
ものであってよく、したがってそれらの間の距離はこの
周期性信号の周期のｎ＋１／４倍の距離（図では１／４
倍の距離）だけ離れている。尚、ここではこの周期性信
号の周期がピッチλに等しいものとして、センサａ，ｂ
からの信号をそれぞれｃｏｓ（２πｘ／λ），ｓｉｎ
（２πｘ／λ）として表すことにする。

【００１９】センサＶ，Ｗは、本発明において設けられ
たものであり、センサｂに対してそれぞれ周期性信号の
周期のｎ＋１／６倍，ｎ＋１／３倍の距離（図では１／
６倍，１／３倍の距離）だけ離れて配置されている。し
たがってセンサＶ，Ｗからは、センサｂからの信号ｓｉ
ｎ（２πｘ／λ）に対してそれぞれ位相差が周期λの１
／６倍（＝λ／６）ずつの信号ｓｉｎ（２πｘ／λーλ
／６），ｓｉｎ（２πｘ／λーλ／３）が検出される。

【００２０】このようにして、１本のスケールＳＣか
ら、センサｂを２相の周期性信号検出用と３相の周期性
信号検出用とに兼用しつつ、これら２相，３相の周期性
信号が検出される。

【００２１】次に、本発明をＭＲ素子（磁気抵抗素子）
をセンサとして用いた磁気式位置検出装置に適用した実
施例を図２に示す。所定ピッチλ（一例として数ミリメ
ートルのピッチ）で磁気目盛を記録したスケール１に沿
って、４組のＭＲヘッド２，３，４，５がスケール１に
対して相対変位可能に設けられている。

【００２２】図では便宜上各ＭＲヘッド２〜５を抽象化
して表しているが、これらのＭＲヘッドはそれぞれ１対
のＭＲ素子でブリッジ構造を成した周知の構成のもので
ある。即ち、ＭＲヘッド２を例にとると、その１対のＭ
Ｒ素子ＭＲ１，ＭＲ２は、図の右側の破線内に示すよう
に、スケール１に沿って後述の周期性信号の周期λ₁の
１／２だけ離れて配置されており、ＭＲ素子ＭＲ１側の
端子とＭＲ素子ＭＲ２側の端子との間に電圧を印加する
ことにより、スケール１との間の相対変位による抵抗変
化に基づき、相対変位量ｘ₁に応じた周期性信号がＭＲ
素子ＭＲ１とＭＲ２との接続中点から導出される。

【００２３】ヘッド２と３とは、スケール１に沿ってこ
の周期性信号の周期のｎ＋１／４倍の距離だけ離れて配
置されている。ヘッド３と４と５とは、この周期のｎ＋
１／６倍の距離ずつ離れて配置されている。周知のよう
に、この周期性信号の周期は、バイアス磁界の有無及び
その大きさによってピッチλに一致したりピッチλの１
／２になったりするが、ここでは周期λ₁＝λ／２とな
る大きさ（０を含む）のバイアス磁界が印加されるもの
とする。したがって、ヘッド２・３間の距離はλ₁＝λ
／２のｎ＋１／４倍（図では１／４倍）であり、ヘッド
３・４・５間の距離はそれぞれλ₁＝λ／２のｎ＋１／
６倍（図では１／６倍）である。

【００２４】これにより、ヘッド２，３から位相差が周
期λ₁の１／４倍（＝λ₁／４）の２相の周期性信号ｃ
ｏｓ（２πｘ₁／λ₁），ｓｉｎ（２πｘ₁／λ₁）が
検出されるとともに、ヘッド３からの信号ｓｉｎ（２π
ｘ₁／λ₁）に対してそれぞれ位相差が周期λ₁の１／
６倍（＝λ₁／６），１／３倍（＝λ₁／３）の周期性
信号ｓｉｎ（２πｘ₁／λ₁ーλ₁／６），ｓｉｎ（２
πｘ₁／λ₁ーλ₁／３）がヘッド４，５から検出され
る。（尚、周期λ₁がピッチλに一致するようなバイア
ス磁界が印加される場合にも、ヘッド２・３間の距離を
λのｎ＋１／４倍にするとともにヘッド３・４・５間の
距離をそれぞれλのｎ＋１／６倍にし、各ヘッドのＭＲ
素子間の距離をそれぞれλ／２にすれば、全く同様にし
てヘッド２，３から位相差λ／４の２相の周期性信号を
検出できるとともにヘッド３，４，５から位相差λ／６
ずつの３相の周期性信号を検出できることはもちろんで
ある。）

【００２５】信号ｃｏｓ（２πｘ₁／λ₁），ｓｉｎ
（２πｘ₁／λ₁）は、それぞれアンプ６，７を経て内
挿回路１０に入力される。内挿回路１０は、これらの信
号を用いて周知の内挿方法を実行することにより、図３
Ａ，Ｂに例示するような、周期λ₁を所定数に分割した
位相差９０度のＡ相，Ｂ相信号を出力する。このＡ相，
Ｂ相信号は、サーボ機構の交流サーボモータ（図示せ
ず）に位置・速度制御用のデジタル２相信号として送ら
れる。

【００２６】また、アンプ７を経た信号ｓｉｎ（２πｘ
₁／λ₁）は、コンパレータ１１にも入力され、コンパ
レータ１１において所定の閾値と比較されることにより
量子化される。同様に、ｓｉｎ（２πｘ₁／λ₁ーλ₁
／６），ｓｉｎ（２πｘ₁／λ₁ーλ₁／３）も、それ
ぞれアンプ８，９を経てコンパレータ１２，１３により
量子化される。

【００２７】これによりコンパレータ１１，１２，１３
からは、６０度ずつ位相のずれた周期λ₁の矩形波信号
が出力される。コンパレータ１２の出力信号はインバー
タ１４により反転されて１８０度移相され、これにより
コンパレータ１１，１３，インバータ１４から、図３
Ｃ，Ｄ，Ｅに示すような位相差１２０度ずつのＵ，Ｖ，
Ｗ相信号が得られる。このＵ，Ｖ，Ｗ相信号は、サーボ
機構の交流サーボモータに磁界制御用のデジタル３相信
号として送られる。

【００２８】このようにして、交流サーボモータの位置
・速度制御用の２相信号と磁界制御用の３相信号とが、
１本のスケール１から同じエンコーダによって検出した
周期性信号に基づいて得られる。これにより、サーボ機
構の構造が簡略化するとともに、その取り付け時の調整
箇所及び組立工数が減少する。

【００２９】また、ヘッド３を２相の周期性信号の検出
用のヘッドと３相の周期性信号の検出用のヘッドとして
兼用することによりヘッドの数が節減されるので、２相
の周期性信号の検出用のヘッドと３相の周期性信号の検
出用のヘッドとを別々に設ける場合と比較して位置検出
装置自体の小型化とその構造の簡略化が図られる。

【００３０】また、ヘッド３，４，５間の距離を、図２
のように周期λ₁のｎ＋１／６倍にする代わりに、周期
λ₁のｎ＋１／３倍にしてもよい。そうした場合には、
位相差が周期λ₁の１／３倍（＝λ₁／３）ずつの周期
性信号がこれらのヘッドにより検出されるので、コンパ
レータ１１，１２，１３からの出力信号がそのまま位相
差１２０度ずつのＵ，Ｖ，Ｗ相信号となり、したがって
インバータ１４は不要となる。しかし、図２のような構
成にすることにより、ヘッド３，４，５間の間隔をより
狭くすることができるので、これにより位置検出装置自
体の一層の小型化を図ることができる。

【００３１】因みに、ＭＲ素子をセンサとして用いた磁
気式位置検出装置ではスケールのピッチが比較的荒い
（ミリメートル単位のピッチである）が、リニア交流サ
ーボモータでのスロットのピッチはこれと同程度（数ミ
リメートル程度）である。そのため、ＭＲ素子用のスケ
ールは、そこから検出した周期性信号に基づいてリニア
交流サーボモータの磁界制御用のデジタル３相信号を得
るために用いるのに適している。他方、今日では高い分
解能での内挿技術が発達しているので、こうした荒いピ
ッチのスケールから検出した周期性信号からでも、交流
サーボモータの位置・速度制御用に適したマイクロメー
トル単位のデジタル２相信号を得ることが十分可能にな
っている。したがって、本発明は、以上の実施例のよう
にＭＲ素子を用いた磁気式位置検出装置に適用してリニ
ア交流サーボモータを制御するために利用することが特
に好適である。

【００３２】しかし他方で、近年のマイクロマシーニン
グ技術の進歩によれば、スロットのピッチが数百〜数十
マイクロメートル程度にまで縮小された小型のリニア交
流サーボモータも実現可能になってきている。そこで本
発明を、例えばマイクロメートル単位のピッチで磁気目
盛を記録したスケールから磁束応答型磁気ヘッドを用い
て周期性信号を検出する磁気式位置検出装置や、あるい
は目盛格子板及び走査板にマイクロメートル単位のピッ
チでスリットを設けた光電走査方式の光学式位置検出装
置に適用してもよい。以下では、そうした実施例を説明
する。

【００３３】図４は、磁束応答型ヘッドをセンサとして
用いた磁気式位置検出装置に本発明を適用したものであ
り、所定ピッチλ₂（一例として数百〜数十マイクロメ
ートル程度のピッチ）で磁気目盛を記録したスケール２
１に沿って、磁束応答型マルチギャップ磁気ヘッド２２
〜２５がスケール２１に対して相対変位可能に設けられ
ている。

【００３４】ヘッド２２，２３は、スケール２１の磁気
目盛のピッチλ₂のｎ＋１／４倍（図では１／４倍＝λ
₂／４）の距離だけ離れて配置されている。ヘッド２
３，２４，２５は、このピッチλ₂のｎ＋１／６倍（図
では１／６倍＝λ₂／６）の距離ずつ離れて配置されて
いる。

【００３５】ヘッド２２〜２５には、発振器２６からの
交流信号の周波数を周波数逓降器２７により１／２に逓
減した後アンプ２８により増幅した信号が、それぞれ励
磁信号として供給される。これにより、スケール２１と
の間の相対変位量ｘ₂に応じて、ヘッド２２，２３から
位相差が周期λ₂の１／４倍（＝λ₂／４）の２相の周
期性信号ｃｏｓ（２πｘ₂／λ₂），ｓｉｎ（２πｘ₂
／λ₂）が検出されるとともに、ヘッド２３からのｓｉ
ｎ（２πｘ₂／λ₂）に対してそれぞれ位相差が周期λ
₂の１／６倍（＝λ₂／６），１／３倍（＝λ₂／３）
の周期性信号ｓｉｎ（２πｘ₂／λ₂ーλ₂／６），ｓ
ｉｎ（２πｘ₂／λ₂ーλ₂／３）がヘッド２４，２５
から検出される。

【００３６】尚、これらの周期性信号の周期がスケール
２１の磁気目盛のピッチλ₂に等しいことから、ヘッド
２２，２３間の距離はこの周期の１／４倍（＝λ₂／
４）であるとともに、ヘッド２３，２４，２５間の距離
はそれぞれこの周期の１／６倍（＝λ₂／６）であるこ
とになる。

【００３７】ヘッド２２〜２５からの周期性信号は、乗
算器３２〜２９においてそれぞれ発振器２６からの交流
信号と乗算された後、ローパスフィルタ３６〜３３で高
調波成分を除去される。

【００３８】ローパスフィルタ３６，３５からの信号ｃ
ｏｓ（２πｘ₂／λ₂），ｓｉｎ（２πｘ₂／λ₂）
は、それぞれ内挿回路３７に入力される。内挿回路３７
は、これらの信号を用いて周知の内挿方法を実行するこ
とにより、周期λ₂を所定数に分割した位相差９０度の
Ａ相，Ｂ相信号を出力する。

【００３９】また、ローパスフィルタ３５からの信号ｓ
ｉｎ（２πｘ₂／λ₂）は、コンパレータ４０にも入力
され、コンパレータ４０において所定の閾値と比較され
ることにより量子化される。同様に、ローパスフィルタ
３４，３３からの信号ｓｉｎ（２πｘ₂／λ₂ーλ₂／
６），ｓｉｎ（２πｘ₂／λ₂ーλ₂／３）も、それぞ
れコンパレータ３９，３８により量子化される。

【００４０】これによりコンパレータ３８，３９，４０
からは、６０度ずつ位相のずれた周期λ₂の矩形波信号
が出力される。コンパレータ３９の出力信号はインバー
タ４１により反転されて１８０度移相され、これにより
コンパレータ４０，インバータ４１，コンパレータ３８
から、位相差１２０度ずつのＵ，Ｖ，Ｗ相信号が得られ
る。

【００４１】このようにして、交流サーボモータの位置
・速度制御用の２相信号と磁界制御用の３相信号とが、
１本のスケール２１から同じエンコーダによって検出し
た周期性信号に基づいて得られる。これにより、サーボ
機構の構造が簡略化するとともに、その取り付け時の調
整箇所及び組立工数が減少する。

【００４２】また、ヘッド２３を２相の周期性信号の検
出用のヘッドと３相の周期性信号の検出用のヘッドとし
て兼用することによりヘッドの数が節減されるので、２
相の周期性信号の検出用のヘッドと３相の周期性信号の
検出用のヘッドとを別々に設ける場合と比較してやはり
位置検出装置自体の小型化とその構造の簡略化が図られ
る。

【００４３】また、ヘッド２３，２４，２５間の距離を
それぞれλ₂／３ではなくその半分のλ₂／６にした分
だけヘッド２３，２４，２５間の間隔が狭くなるので、
やはり位置検出装置自体の一層の小型化が図られる。

【００４４】次に、図５は、光電走査方式の光学式位置
検出装置に本発明を適用したものであり、各スリット５
１ａをピッチλ₃で配置した目盛格子板５１に対し、ス
リット５２ａ，５２ｂ間の距離をｎ＋λ₃／４だけ離す
とともにスリット５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ間の距離をｎ
＋λ₃／６ずつ離して配置した走査板５２が設けられて
いる。

【００４５】図示しない光源及びレンズにより目盛格子
板５１に照射され、目盛格子板５１の各スリット５１ａ
を通過した光が走査板５２に照射される。これにより、
目盛格子板５１との相対変位量ｘ₃に応じて、スリット
５２ａ，５２ｂを位相差が周期λ₃の１／４倍（＝λ₃
／４）の２相の周期性光信号ｃｏｓ（２πｘ₃／λ₃）
及びｓｉｎ（２πｘ₃／λ₃）が通過するとともに、ス
リット５２ｂを通過する光信号ｓｉｎ（２πｘ₃／
λ₃）に対してそれぞれ位相差が周期λ₃の１／６倍
（＝λ₃／６），１／３倍（＝λ₃／３）の周期性信号
ｓｉｎ（２πｘ₃／λ ₃ーλ₃／６），ｓｉｎ（２πｘ
₃／λ₃ーλ₃／３）がスリット５２ｃ，５２ｄを通過
する。

【００４６】スリット５２ａ〜５２ｄを通過した光信号
は、それぞれ別々の光電素子に受光されることにより電
流信号ｉａ〜ｉｄに変換された後、オペアンプ及び抵抗
器により電圧信号ｖａ〜ｖｄに変換される（図では便宜
上スリット５２ａを通過した光信号のための光電素子５
３，オペアンプ５４及び抵抗器５５のみを示し、残りの
光電素子，オペアンプ及び抵抗器の図示を省略してい
る）。

【００４７】電圧信号ｖａ＝ｃｏｓ（２πｘ₃／
λ₃），ｖｂ＝ｓｉｎ（２πｘ₃／λ₃）は図２や図４に示したのと同様にして内挿され、これに
より周期λ₃を所定数に分割した位相差９０度のＡ相，
Ｂ相信号が得られる。

【００４８】また、ｖｂ＝ｓｉｎ（２πｘ₃／λ₃），
ｖｃ＝ｓｉｎ（２πｘ₃／λ₃ーλ ₃／６），ｖｄ＝ｓ
ｉｎ（２πｘ₃／λ₃ーλ₃／３）は図２や図４に示し
たのと同様にして量子化され、ｖｃの量子化信号はやは
り同様にして反転され、これにより位相差１２０度ずつ
のＵ，Ｖ，Ｗ相信号が得られる。

【００４９】このようにして、交流サーボモータの位置
・速度制御用の２相信号と磁界制御用の３相信号とが、
１本の目盛格子板５１から同じ走査板５２によって検出
した光信号に基づいて得られる。これにより、サーボ機
構の構造が簡略化するとともに、その取り付け時の調整
箇所及び組立工数が減少する。

【００５０】また、スリット５２ｂを２相の周期性信号
の検出用のスリットと３相の周期性信号の検出用のスリ
ットとして兼用することによりスリットの数が節減され
るので、２相の周期性信号の検出用のスリットと３相の
周期性信号の検出用のスリットとを別々に設ける場合と
比較して走査板５２の小型化が図られ、ひいては位置検
出装置自体の小型化が図られる。

【００５１】また、スリット５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ間
の距離をそれぞれλ₃／３ではなくその半分のλ₃／６
にした分だけスリット５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ間の間隔
が狭くなって走査板５２が小さくなるので、やはり位置
検出装置の一層の小型化が図られる。

【００５２】尚、以上の実施例では磁気式位置検出装置
または光電走査方式の光学式位置検出装置に本発明を適
用しているが、例えば、目盛のピッチを更に微細にして
レーザー光を用いるようにした干渉計型位置検出装置等
にも本発明を適用してもよい。

【００５３】また、以上の実施例ではいずれも直線位置
検出装置（リニアエンコーダ）に本発明を適用している
が、回転位置検出装置（ロータリーエンコーダ）に本発
明を適用してもよいことはもちろんである。本発明を磁
気式の回転位置検出装置に適用した場合の基本的構成を
図１と対比して示すと図６の通りであり、所定ピッチλ
（一例として円周を８分割するピッチ）で磁気目盛を記
録したスケールＳＣに沿って、４つのセンサａ，ｂ，
Ｖ，ＷがスケールＳＣに対して相対変位可能に設けられ
ている。センサａ，ｂは周期λ₁＝λ／２の２相の周期
性信号ｃｏｓ（２πｘ／λ₁），ｓｉｎ（２πｘ／
λ₁）を検出するために従来から通常設けられているも
のであり、センサＶ，Ｗは、センサｂに対してそれぞれ
周期性信号の周期λ₁のｎ＋１／６倍，ｎ＋１／３倍の
距離だけ離れて配置されている。したがってセンサＶ，
Ｗからは、センサｂからの信号ｓｉｎ（２πｘ／λ₁）
に対してそれぞれ位相差が周期λ₁の１／６倍（＝λ₁
／６）ずつの信号ｓｉｎ（２πｘ／λ₁ーλ₁／６），
ｓｉｎ（２πｘ／λ₁ーλ₁／３）が検出される。これ
により、直線位置検出装置の場合と同様にして２相の周
期性信号と３相の周期性信号とが検出される。

【００５４】また、本発明は、以上の実施例に限らず、
本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成を
とりうることはもちろんである。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る位置検出装
置によれば、位置・速度制御用の２相信号と磁界制御用
の３相信号とを、１本のスケールから同じエンコーダに
よって得ることができる。これにより、サーボ機構の構
造を簡略化してそのコストを下げることができるとも
に、その取り付け時の調整箇所及び組立工数を減少させ
ることができるという効果を奏する。

【００５６】また、このように同じスケールから検出し
た周期性信号に基づいて交流サーボモータの位置・速度
制御用の２相信号と磁界制御用の３相信号とを得ること
により、両信号の位相差のずれを無くすことができるの
で、交流サーボモータを高精度に制御することができる
という効果を奏する。

【００５７】また、１つのセンサ（第２のセンサ）が２
相の周期性信号の検出用のセンサと３相の周期性信号の
検出用のセンサとして兼用されるので、２相の周期性信
号の検出用のセンサと３相の周期性信号の検出用のセン
サとを別々に設ける場合と比較して、センサ数の節減に
より位置検出装置自体の小型化とその構造の簡略化とを
図ることができるという効果を奏する。

【００５８】また、第２，第３，第４のセンサ間の距離
をそれぞれ周期性信号の周期の１／６にした場合には、
第２，第３，第４のセンサ間の間隔を狭くすることがで
きるので、位置検出装置の一層の小型化を図ることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成の一例を示す図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図である。

【図３】Ａ／Ｂ相信号及びＵ，Ｖ，Ｗ相信号の一例を示
す図である。

【図４】本発明の別の一実施例を示す図である。

【図５】本発明の別の一実施例を示す図である。

【図６】本発明の基本的構成の別の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＳＣ，１，２１スケール、ａ，ｂ，Ｕ，Ｖセン
サ、２，３，４，５ＭＲヘッド、１０，３７内挿
回路、１１，１２，１３，３８，３９，４０コンパレ
ータ、１４，４１インバータ、２２，２３，２
４，２５磁束応答型マルチギャップ磁気ヘッド、５
１目盛格子板、５２走査板、５２ａ，５２ｂ，
５２ｃ，５２ｄスリット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｐ 5/00 １０１Ｈ０２Ｐ 5/00 １０１Ｚ 6/16 6/02 ３５１Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定ピッチの目盛を記録したスケール
と、前記スケールとの相対位置に応じた周期性信号を検
出するセンサとを有する位置検出装置において、第１のセンサと、前記第１のセンサに対して前記周期性
信号の周期のｎ＋１／４倍（ｎは０以上の整数）の距離
だけ離れて配置された第２のセンサと、前記第２のセン
サに対してそれぞれ前記周期性信号の周期のｎ＋（所定
数分の１）倍，ｎ＋（所定数分の２）倍の距離だけ離れ
て配置された第３のセンサ，第４のセンサとを備え、前
記第１のセンサ及び前記第２のセンサにより前記周期の
１／４だけ位相のずれた２相の周期性信号を検出すると
ともに、前記第２のセンサ，前記第３のセンサ及び前記
第４のセンサにより前記周期の所定数分の１ずつ位相の
ずれた３相の周期性信号を検出するようにしたことを特
徴とする位置検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の位置検出装置におい
て、前記第３のセンサ，前記第４のセンサは前記第２の
センサに対してそれぞれ前記周期性信号の周期のｎ＋１
／６倍，ｎ＋１／３倍の距離だけ離れて配置されている
ことを特徴とする位置検出装置。