JPS6235202A - アブソリユ−ト位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、位置決めシステム等で用いられるアブソリ
ュート位置検出装置に関し、特に、アブソリュートで検
出し得る範囲を拡大すると共に。

そのことを可能にするための構造を簡単化したことに関
する。

〔従来の技術〕

本出願人の出願に係る実開昭５８−１３６７１８号には
、ロッド部において磁性体と非磁性体を長手方向に所定
ピッチで交互に繰返し設け、このロッド部に近接して１
次コイル及び２次コイルを含む磁気式センサ（検出ヘッ
ド）を設け、検出対象たる機械的直線変位に応じてロッ
ド部をセンサに対して相対的に変位させ、センサに対す
るロッド部のアブソリュート位置に応じた出力信号をセ
ンサから得るようにしたものが開示されている。

しかし、そこにおいて、アブソリュートで検出し得る範
囲は、ロッド部における磁性体と非磁性体の繰返しの１
ピッチ分の長さに限定されてしまうという問題点があっ
た。

そこで、本出願人の出願に係る特開昭５９−７９１１４
号においては、複数本のロッド部を設け、各ロッド部に
おける磁性体と非磁性体の繰返しのピッチを異ならせる
ようにし、各ロッド部に関するアブソリュート位置検出
データを演算処理することにより、広範囲にわたるアブ
ソリュート位置検出を可能にしたことが開示されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の特開昭５９−７９１１４号においては、
アブソリュート位置検出可能範囲を拡大することができ
るが、ロッド部を複数本必要とするため、構成が複雑と
なるという問題点があった。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、複数本の
ロッド部を必要とすることなく、アブソリュート位置検
出可能範囲を拡大することができるようにしたアブソリ
ュート位置検出装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕この発明に係
るアブソリュート位置検出装置は、所定のピッチで長手
方向に変化を繰返す第１のパターンと、少なくとも第１
のパターンとは異なるピッチで長手方向に変化する第２
のパターンとを少なくとも有し、これらのパターンを所
定の物質により配置した部材と、この部材に近接して設
けられ、該部材に対する位置関係に応じて前記各パター
ンとの対応関係が変化し、各パターンとの対応関係に応
じた出力信号を夫々生じる検出ヘッド部とを具備したこ
とを特徴とする。

異なるピッチの複数のパターンを共通の部材に併合して
配置したため、この部材の構造を簡単化することができ
る。例えば、この部材がロッドの場合、１本のロッドに
複数のパターンを併設することにより、各パターン毎に
ロッドを設ける必要がなくなり、構造が棲めて簡単とな
る。

一実施例において、第２のパターンは第１のパターンと
は異なる形態のパターンから成るものとすることができ
る。この場合、両パターンは前記部材上の共通領域に混
在させて配置することができる。

別の例において、第２のパターンは第１のパターンと実
質的に同じ形態のパターンから成るものとしてもよく、
前記部材上の異なるチャンネルに沿って各パターンを夫
々独立に配置するとよい。

一実施例において、前記検出ヘッド部は、各パターンに
対応して個別に出力信号を生ずる複数の検出ヘッドを含
む。例えば、パターンを配置した部材に対する位置関係
に応じて第１のパターンとの対応関係が変化し、この対
応関係に応じた出方信号を生ずる第１の検出ヘッドと、
該部材に対する位置関係に応じて第２のパターンとの対
応関係が変化し、この対応関係に応じた出力信号を生ず
る第２の検出ヘッドとを含む。

別の例において、前記検出ヘッド部は、各パターンに共
通の検出ヘッドから成るものであってもよい。この共通
の検出ヘッドから個々のパターンに対応する複数の出力
信号を夫々取り出すようにすることができる。あるいは
、この共通の検出ヘッドの出力信号を電気的に処理して
個々のパターンに対応する複数の出力信号を抽出する回
路を備えてもよい。

第１のパターンと第２のパターンの形態を異ならせるこ
とにより、あるいはその配置チャンネルを異ならせるこ
とにより、第１のパターンのみに実質的に応答したヘッ
ド出力信号と第２のパターンにのみ実質的に応答したヘ
ッド出力信号とを別々に取り出すようにすることができ
る。第１のパターンに応答したヘッド出力信号により、
パターンを配置した部材と検出ヘッド部との相対的位置
関係に応じた位置情報を、第１のパターンの１ピツチを
１サイクルとする周期性を持つ情報として、得ることが
できる。同様に、第２のパターンに応答したヘッド出力
信号により、パターンを配置した部材と検出ヘッド部と
の相対的位置関係に応じた位置情報を、第２のパターン
の１ピツチを１サイクルとする周期性を持つ情報として
、得ることができる。こうして得られる２つのパターン
に対応する位置情報の組合せにより、拡大された範囲で
精度の良いアブソリュート位置検出を行うことができる
。

一例として、異なる形態の第１及び第２のパターンを夫
々独立に区別し得るようにするには、検出ヘッドとして
磁気式のセンサを用い、パターンを構成する物質として
磁気に応答する物質を用いるとよい。例えば、銅、アル
ミニウムなどの良導電体を用いてパターンを構成しても
よく、その場合、パターンとヘッドとの対応関係に従っ
て磁束に応答して渦電流が生じ、この渦電流損に応じた
磁気抵抗変化に対応した出力信号が検出ヘッドから得ら
れるようにすることができる。あるいは鉄等の磁性体を
用いてパターンを構成してもよく、その場合、パターン
とヘッドとの対応関係に応じて磁気抵抗が変化し、これ
に応じた出力信号が検出ヘッドから得られるようにする
ことができる。

磁気式検出ヘッドとして、磁束を発生する手段と磁気を
検知する手段とを含むものを用いることができる。例え
ば、磁束を発生する手段は１次励磁コイルを含み、磁気
を検知する手段は２次誘起コイルを含む、１次コイルと
２次コイルは別々のコイルから成っていてもよいし、共
通のコイルを用いてもよい。

拡大された範囲でアブソリュート位置検出を行う方式と
して、少なくとも次の２つの方式が知られており、本発
明はそのどちらを採用してもよい。

１つは、主尺と副尺の組合せによるバーニヤ方式であり
、これは一方のパターンと検出ヘッドの組合せを主尺と
し、他方のパターンと検出ヘッドの組合せを副尺とし、
主尺によってアブソリュート位置検出可能範囲の拡大を
保証し、副尺によって検出分解能の高精度化を保証する
。このバーニア原理によるアブソリュート位置検出方式
では、第１のパターンの１ピツチ長Ｐと第２のパターン
の１ピッチ長しとの関係がＩ、＞＞ｐであり、第１のパ
ターンの１ピツチ長Ｐが副尺のアブソリュート位置検出
可能範囲であり、第２のパターンの１ピッチ長りが主尺
のアブソリュート位置検出可能範囲である。この場合、
第２のパターンを実際に配置する範囲は、１ピッチ長り
全部である必要はなく、Ｌよりは短いがＰよりは長い範
囲であっても用を足すことができ、また、反対に、１ピ
ッチ以上の範囲で設けてもよい。別の方式は、前述の特
開昭５９−７９１１４号に示されたようなアブソリュー
ト位置検出方式であり、この場合、第１のパターンのピ
ッチ長Ｐ□と第２のパターンのピッチ長Ｐ２を幾分異な
らせ、各パターンに対応する検出ヘッド出力信号を利用
して所定の演算を実行することにより複数ピッチの範囲
にわたるアブソリュート位置検出を可能にする。

第１及び第２のパターンを夫々如何なる形態にすべきか
は種々考えられる。好ましい一例として、各パターンに
対応するセンサの配置態様と関連づけて各パターンの形
態を定めるとよい。すなわち、検出ヘッドの配置態様を
工夫することにより、各検出ヘッドがそれに対応するパ
ターンのみに実質的に応答するよう各パターンの形態を
定めることができる。例えば、第１及び第２の検出ヘッ
ドの一方が、該ヘッドが配された位置において前記部材
のパターン配置面の横方向の領域全体をカバーしてパタ
ーンを検知し、他方のヘッドが、該ヘッドが配された位
置においてパターン配置面の横方向の領域の一部をカバ
ーしてパターンを検知するようにし、各ヘッドに対応す
るパターンがそれに対応するヘッドのカバーＭ域に適し
た形態でロッド部の長手方向に変化するようにするとよ
い。その他種々の形態及び配置が可能である。

〔実施例〕

以下添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説
明しよう。

第１図において、このアブソリュート位置検出装置は、
所定の配置で相互に固定された第１及び（軸方向）に変
位可能なロッド部３とを具備している。第１の検出ヘッ
ド１は、所定の配置で軸方向にずらして配された４相分
のコイルを含んでおり、このコイル内空間にロッド部３
を挿入し、コイルによる磁束がロッド部３の長手方向（
軸方向）を指向するようになっている。各相を便宜上人
。

Ｂ、Ｃ，Ｄなる符号を用いて区別するものとする。

第３図によく示されているように、各相Ａ−Ｄのコイル
は１次コイルＩＡｌ〜ＩＤｘと２次コイルＩＡ２〜ＩＤ
２を含んでおり、同じ相の１次コイルと２次コイルは同
じ位置で巻かれており、個々のコイルの長さはＴ（Ｐは
任意の数）であり、Ａ相とＣ相のコイルが隣合って配置
されており、Ｂ相とＣ相のコイ、ルも隣合って配置され
ており、Ａ。

Ｃ相のコイルグループとＢ、Ｃ相のコイルグループの間
隔は「Ｐ（ｎ±−！−）」（ｎは任意の自然数）である
。４はクロストーク防止用の磁気シールド材である。

第２の検出ヘッド２は、上述と同様に４相のコイルを含
んでいるが、コイルによる磁束がロッド部３の横断方向
（径方向）を指向するようになっている。すなわち、第
４図によく示されているように、端部を内側に向けた各
相に対応する４つの凸極ＰＡ−ＰＤを９０度の間隔で設
けた磁性体コア２ａと、このコア２ａの各種に巻かれた
１次コイル２Ａｌ　　〜２Ｄｔ及び２次コイル２Ａ２〜
２Ｄ２とを具備しており、各種ＰＡ−ＰＤの端部によっ
て囲まれた空間にロッド部３が挿入されている。

第１のヘッド１は、該ヘッドが配された位置においてロ
ッド部３の横方向の領域全体をカバーして検知動作を行
う。一方、第２のヘッド２は、該ヘッドが配された位置
においてロッド部乙の一部の領域（つまり各凸極ＰＡ−
ＰＤに対向している領域）をカバーして検知動作を行う
。

ロッド部乙には、第２図によく示されているように、２
通りの異なるパターンが混在して配置されている。第１
のパターンは、第１のヘッド１に対応するものであり、
この第１のヘッド１の検知カバー領域に適合した形態で
ロッド部３の長手方向に変化するようになっている。つ
まり、この第１のパターンは、磁気に応答する物質から
成る幅旦のリング３ａをヱの間隔を空けて長手方向に繰
返し設けてなるものであり、その１ピツチの長さはＰで
ある。すなわち、リング３ａの繰返しから成る第１のパ
ターンは、第１のヘッド１の各相コイルに対向する該リ
ング３ａの面積がロッド部６の変位に応じて変化するよ
うになっている。

第２のパターンは、第２のヘッド２に対応するものであ
り、この第２のセンサの検知カバー領域に適合した形態
でロッド部の長手方向に変化する。

つまり、この第２のパターンは、磁気に応答する物質か
ら成る所定幅の線条３ｂをロッド部３において螺旋状に
配置して成るものである。第２のへラド２の各種ＰＡ−
ＰＤと螺旋線条３ｂとの対応関係がロッド部３の変位に
応じて変化し、その対応関係に応じた出力信号をヘッド
２から得ることができる。一方、第２のヘッド２の各種
ＰＡ−ＰＤと第１のパターンのリング３ａとの対応関係
は、ロッド部３の変位に応じて実質的に変化することは
ない。また、第１のヘッド１の各相コイルと第１のパタ
ーンのリング３ａとの対応関係は前述のようにロッド部
乙の変位に応じて変化し、その対応関係に応じた出力信
号をヘッド１から得ることができる。これに対して、第
１のヘッド１の各相コイルと第２のパターンの線条６ｂ
との対応関係は、ロッド部の変位に応じて実質的に変化
することはない。こうして、１本のロッド部３に異なる
形態のパターン３ａ、３ｂが混在していても、実質的に
、第１のヘッド１は第１のパターンを構成するリング３
ａのみに応答して位置検出出力信号を生じ、第２のヘッ
ド２は第２のパターンを構成する螺旋線条３ｂのみに応
答して位置検出出力信号を生ずる。なお、第２のパター
ンの螺旋線条３ｂのｌピッチをＬとし、Ｌ）Ｐであると
する。

ロッド部３においてパターンを構成する物質は、検出ヘ
ッドの磁界に対するその物質の侵入度に応じて異なる磁
気抵抗変化を生ぜしめるような物質である。そのような
物質としては、ロッド部３の他の部分３Ｃよりも相対的
に良導電体から成るもの、あるいは磁性体から成るもの
、を用いるとよい。

ロッド部３におけるパターンの部分３ａ、３ｂを銅のよ
うな良導電体により構成し、他の部分６Ｃをこの良導電
体に比べて導電性の低いもの（例えば鉄）により構成し
た場合について考える。第１のヘッド１の各相の１次コ
イルＩＡｔ〜ＩＤｓに・　　よる磁束は、各々のコイル
長丁の範囲でロッド部６の軸方向に生じる。ロッド部６
が軸方向に変位し、この変位量に応じて第１のパターン
のリング３ａが第１のヘッド１の各コイルの磁界内に侵
入すると、その侵入量に応じて良導電体から成るリング
ろａに渦電流が流れる。このリング３ａがコイル内によ
り多く侵入している状態（例えば最大では第３図の人相
コイルＩＡＩ　　、ＩＡ２に対応している状態）はどよ
り多くの渦電流が流れる。反対にリング３ａがコイル内
に全く侵入していない状態（例えば第３図ではＣ相コイ
ル１ｃｔ、ｆｃ２に対応している状態）ではほとんど渦
電流が流れない。こうして、第１のヘッド１の各相コイ
ルに対するロッド部３の良導電体リング３ａの侵入度に
応じて該リング３ａに渦電流が流れ、この渦電流損によ
る磁気抵抗変化が第１のヘッド１の各相コイルの磁気回
路に生ぜしめられる。各相の２次コイルＩＡｌ〜ＩＤ２
にはこの磁気抵抗に応じたピークレベルを持つ交流信号
が誘起される。各相のコイルＩＡｌ〜ＩＤ２の配置のず
れにより、各相の磁気抵抗変化は９０度づつずれるよう
になっており、例えばＡ相をコサイン相とすると、Ｂ相
をサイン相、Ｃ相をマイナスコサイン相、Ｄ相をマイナ
スサイン相とすることができる。磁気抵抗の変化は、リ
ング３ａの繰返しパターンの１ピツチの長さＰを１サイ
クルとしている。

この磁気抵抗の大きさに応じて、第１のヘッド１に対す
るロッド部３の相対的位置を、第１のパターンの１ピツ
チ長Ｐの範囲内でのアブソリュー。

ト値にて検出することができる。この検出を位相方式に
よって行う場合について説明すると、Ａ及びＣ相の１次
コイル１Ａｌ　、１Ｃ１を正弦信号ｓｉｎωｔによって
励磁し、Ｂ及びＣ相の１次コイル１Ｂｌ　、１Ｄ１を余
弦信号ｃｏｓωｔによって励磁する。

すると、各２次コイルＩＡ２〜１Ｄ２の誘起電圧を合成
した検出ヘッド出力信号Ｙｌとして、Ｙ１＝Ｋｓｉｎ（
ωｔ＋φ）　　　　　　　・・・・・・（１）なる交流
信号を得ることができる。ここで、φは第１のパターン
の１ピツチ長Ｐの範囲内でのロッド部３の位置Ｘに対応
する位相角であり、φ＝２π二なる関係にすることがで
きる。Ｋは諸条件に応じて定まる定数である。こうして
、第１の検出ヘッド出力信号Ｙ、の基準交流信号ｓｉｎ
ωｔに対する位相シフト量φが、第１のパターンの１ピ
ツチ長Ｐの範囲内でのロッド部３の直線位置Ｘを示すも
のとなる。この位相シフト量φは、適宜の手段によって
ディジタル又はアナログ的に測定するととができる。

ところで、第２のパターンを構成する螺旋状の線条３ｂ
は、第１のヘッド１に対しては、ロッド部３の変位に関
して全く応答しない。つまり、ロッド部３がどの位置で
あろうと、線条３ｂの存在による渦電流損は、常に同じ
程度でしか第１のヘッド１に及ぼさない。従って、第１
のヘッド１の出力信号Ｙｌには、第２のパターンを構成
する螺旋線条３ｂの影響は全く現われず、上述のように
第１のパターンの影響のみが現われる。

一方、第２のヘッド２の各相の１次コイル２ＡＩ〜２Ｄ
１による磁束は、各相の極ＰＡ−ＰＤが配された角度位
置においてロッド部３の径方向に夫々生じる。第２のパ
ターンを構成する螺旋線条３ｂの１ピッチ長りの範囲に
おいて、ヘッド２の各種ＰＡ−ＰＤに対する線条３ｂの
位置は、該ヘッド２に対するロッド部３の直線位置に応
じて異なるものとなる。磁束が線条３ｂの一部を貫くと
き、その部分で渦電流が流れ、それに応じた磁気抵抗変
化が該磁束が通る磁気回路に生じる。従って、ヘッド２
の各種ＰＡ−ＦＤの磁気抵抗は、線条３ｂの１ピツチの
長さＬを１サイクルとして変化し、その変化の位相は、
各極毎に７の距離分だけずれるものとなる。従って、前
述のヘッドの場合と同様に、ヘッド２では、人相に対応
する極ＰＡの磁気抵抗変化をコサイン相とすると、Ｂ相
に対応する極ＰＢはサイン相、Ｃ相に対応する極ｐｃは
マイナスコサイン相、Ｃ相に対応する極ＰＤはマイナス
サイン相となる。

この磁気抵抗の大きさに応じて、第２のヘッド２に対応
するロッド部３の位置を、第２のパターンの１ピツチの
長さＬの範囲内でのアブソリュート値にて検出すること
ができる。この検出を位相方式によって行う場合は前述
と同様に、Ａ、Ｃ相の１次コイル２ＡＩ＋２ＣＩを正弦
信号’ｓｉｎ　６Ｊｔによって励磁し、Ｂ、Ｃ相の１次
コイル２Ｂ１，２Ｄ１を余弦信号ｃｏｓωｔによって励
磁する。すると、各２次コイル２Ａｚ〜２Ｄ２の誘起電
圧を合成した検出ヘッド出力信号Ｙ２として、 Ｙ２　＝　Ｋ　ｓｉｎ　（ωｔ　＋　（！　）　　　　
　　　　−・・（２）なる交流信号を得ることができる
。ここで、αは第２のパターンの１ピッチ長しの範囲内
のロッド部３の位置Ｘに対応する位相角であり、α＝２
π且なる関係にすることができる。こうして、第２のヘ
ッド出力信号Ｙ２の基準交流信号ｓｉｎωｔに対する位
相シフト量αが、第２のパターンの１ピッチ長りの範囲
内でのロッド部３の直線位置Ｘを示すものとなる。この
位相シフト量αも、適宜の手段によってディジタル又は
アナログ的に測定することができる。

ところで、第１のパターンを構成するリング３ａは、第
２のヘッド２に対しては、ロッド部３の変位に関して全
く応答しないようにすることができる。つまり、第２の
ヘッド２の各種ＰＡ−ＰＤは同一円周上に有り、第１の
パターンのリング３ａも同一円周上に有るため、どの極
ＰＡ−ＰＤでも磁気抵抗は同じであり、差異が生じない
。従って、第２のヘッド２は第１のパターンの影響を実
質的に受けない。この場合、第３図に示されているよう
に、第２のヘッド２の極の厚みをＰとすれば−層好まし
い。

以上の通り、第１のヘッド１と第２のヘッド２は、実質
的に相互干渉せず、自己に対応するパターン３ａ又は６
ｂにのみ実質的に応答して出力信号Ｙ１．Ｙ２を発生す
る。第１のヘッド出力信号Ｙ１に基づき得られる位置検
出データＤＸｌと第２のヘッド出力信号Ｙ２に基づき得
られる位置検出データＤｘ２の一例を第５図に示す。第
１の位置検出データＤＸＩは、比較的短かい距離Ｐの範
囲内でのアブソリュート位置を示しており、バーニヤ原
理の副尺測定データに相当するものであり、高い分解能
で精度の良い位置検出が可能である。

第２の位置検出データＤｘ２は、比較的長い距離りの範
囲内でのアブソリュート位置を示しており、距離Ｐの範
囲内での検出精度は第１の位置検出データＤＸＩによっ
て期待できるため、この第２の位置検出データＤｘ２は
分解能の粗いデータであってもよい。つまり、第２の位
置検出データＤＸ２は、互を最小単位とするアブソリー
ート値を求めることができる程度の粗い分解能であって
よい。

これはバーニヤ原理の主尺測定データに相当する。

この第１及び第２の位置検出データＤｘ１．ＤＸ２の組
合せにより、バーニヤ原理により、高分解能のアブソリ
ュート位置検出データを広範囲にわたって得ることがで
きる。

前述の位相方式によって検出ヘッド出力信号Ｙ１゜Ｙ２
を生じさせ、この出力信号における位相ずれ量φ、αを
ディジタルで測定するための電気回路の一例を第６図に
示す。

第６図において、発振部１０は基準の正弦信号ｓｉｎω
ｔと余弦信号ｃｏｓωｔを発生する回路、位相差検出回
路１１は上記位相ずれφ、αを夫々測定するための回路
である。クロック発振器１２から発振されたクロックパ
ルスＣＰがカウンター６でカウントされる。カウンター
３は例えばモジュロＭ（Ｍは任意の整数）であり、その
カウント値がレジスター４及び１５に与えられる。カウ
ンター３のしたパルスＰｃが取り出され、工分周用のフ
リップフロップ１６のＣ入力に与えられる。このフリッ
プフロップ１６のＱ出力力）ら出たパルスＰｂがフリッ
プフロップ１７に加わり、回出力から出たパルスＰａが
フリップフロップ１８に加わり、これら１７及び１８の
出力がローパスフィルタ１９゜２０及び増幅器２１．２
２を経由して、余弦信号ｃｏｓωｔと正弦信号ｓｉｎω
ｔが得られ、第１及び第２のセンサ１，２の各相Ａ−Ｄ
の１次コイルＩＡ１〜１Ｄｌ　、２Ａ１〜２Ｄ１に印加
される。カウンタ１６におけるＭカウントがこれら基準
信号ｃｏｓωｔ、　ｓｉｎωｔの２πラジアン分の位相
角に相当する。

２π− すなわち、カウンタ１３の１カウント値は１フジアンの
位相角を示している。

各センサ１，２の２次コイルＩＡ２〜１Ｄ２゜２Ａ２〜
２Ｄ２の合成出力信号ｙ、及びＹ２は増幅器２３．２４
を介してコンパレータ２５’　、　２６に夫々加わり、
該信号Ｙｌ　　＋　Ｙ２の正・負極性に応じた方形波信
号が該コンパレータ２５．２６から夫々出力される。こ
のコンパレータ２５，２６の夫々の出力信号の立上りに
応答して立上り検出回路２７．２８からパルスＴＩ、Ｔ
２が出力され、このパルスＴ１１Ｔ２に応じてカウンタ
１３のカウント値をレジスタ１４．１５に夫々ロードす
る。

その結果、第１のヘッド出力信号Ｙｌにおける位相ずれ
φに応じたディジタル値ＤＸ１がレジスタ１４に取り込
まれ、第２のヘッド出力信号Ｙ２における位相ずれαに
応じたディジタル値Ｄｘ２がレジスタ１５に取り込まれ
る。こうして、所定範囲Ｐ内の直線位置をアブソリーー
トで示すデータＤｘｌと、それよりも長い範囲り内の直
線位置をアブソＩＪ　、　−トで示すデータＤｘ２を得
ることができる。

データＤｘ２において実質的に必要とされる情報は、現
時点でのデータＤｘｌが範囲りにおける何サイクル目の
データであるかを示す情報である。

例えば、データＤｘ１の範囲りにおける繰返しサイクル
数がＮであれば、データＤｘ２の値をＮで割ったものが
現時点でのデータＤｘ、のサイクル数を示している。従
って、データＤｘ２をＮで割った値とデータＤｘ、を組
合せれば、全長りにわたるアブソリュート位置を高分解
能で精度良く検出したデータを得ることができる。ここ
でＮ＝２゜であるとすると、格別の割算は不要であり、
データＤＸ２の上位ｎピッｔ−，，２データＤｘ、とを
組合せればよいことになる。

上述では、第１のパターンの１ピンチ長Ｐと第２のパタ
ーンの１ピッチ長りがＬ＞Ｐであるとしているが、Ｐと
Ｌの差異が僅かであってもよい。

その場合は、データＤｘｉとＤＸ２を用Ｇ）で所定の演
算処理を行い（例えばその演算式は前述の特開昭５９−
７９１１４号に示されたようなものを用いるとよい）、
これに基づき範囲りにわたる高精度のアブソリュート値
を求めることができる。

ロッド部３に配置する第１のＮＯターンあるＧ）は第２
のパターンの形状は上述のものに限らず、どのようなも
のでもよい。例えば、第２のノでターンは、第７図に示
すような、２条ねじ式の２つの線条３ｂｔ＋３ｂｚから
成っていてもよし）。この場合、ロッド部３の横断面に
おいて１８０度対称の２箇所に線条３ｂｔ＋３ｂｚが位
置するので、第２の検出ヘッド２は第８図に示すような
８極型コアから成るものとするとよい。８極型コアはＡ
、Ｂ。

Ｃ，Ｄ相に対応する極を２組づつ含み、同一相が１８０
度対称の位置にあるものである。各種には前述と同様に
１次及び２次コイルが巻かれており、位相方式で検出を
行う場合はＡ、Ｃ相とＢ、Ｄ相とでは夫々９０度位相の
ずれた交流信号（例えば正弦信号と余弦信号）で励磁を
行う。この場合、同一相が１８０度対称位置にあるため
、ヘッド２の中心とロンド部乙の中心が多少ずれていて
も、それによる誤差が生じない。なお、第７図において
リング状の第１のパターン３ａは便宜上図示していない
が、これは第２図と同様に設けられるのは勿論である。

また、螺旋線条のパターンを短かいピンチ長Ｐで繰返し
設け、長いピッチ長しのパターンは別の適宜の形状とし
てもよい。例えば、第９図に示すように、導電体物質（
又は磁性体物質）の面積が徐々に増加、減少するような
パターンでもよい。

この場合、短かいピッチの螺旋線条パターンはロッド部
６の円周上の一部に磁束を及ぼすセンサによって検出し
、長いピンチのパターンはロッド部６の円周の全体に磁
束を及ぼす検出ヘッドによって検出する。なお、図示の
便宜上、第９図では短いピッチ長Ｐのパターンの図示は
省略しである。

長いピンチ長りのパターンは１ピツチだけに限らず、そ
れよりも長い範囲で設けてもよい。

また、検出ヘッド及びそれに対応するｓ６ターン数は２
に限らず、更に第３．第４・・・のセンサ及びパターン
を設けてもよい。そうすれば、アブノリュートで検出可
能な範囲を更に拡張することができる。

ロッド部６の径方向に磁束を及ぼす検出ヘッド２は、前
述のような４極型あるいは８極型のものに限らず、３極
型あるいは６極型あるいは１２極型など、その他適宜の
極数とすることができる。第１０図は、その−例として
６極型のヘッド２を示したものである。その場合、位相
検出方式のための１次コイル励磁交流信号は、正弦信号
と余弦信号のように９０度位相のずれた信号ではなく　
、ｓｉｎωｔとｓｉｎ　（ωｔ−６０）あるいはｓｉｎ
　（ωｔ　−１２０）　　あるいはｓｉｎ　（ωｔ　−
２４０）など、６０度位相がずれた交流信号あるいはそ
の倍角だけ位相がずれた交流信号、その他適宜位相角だ
けずれた交流信号を用いる。また、その場合、それに対
応するパターンは、１８０度対称に同一相の極がない場
合は第２図に示すような１条ねじ式の線条３ｂから成る
ものを用いてもよく、１８０度対称に同一相の極がある
場合は第７図に示すような２条ねじ式の線条３ｂ１゜ろ
ｂ２から成るものを用いてもよい。第１０図では２条ね
じ式の螺旋線条３　”　ｒ　３　ｂ２の、Ｎ６ターンが
ロッド部３に設けられるものとしている。

ロッド部３の軸方向に磁束を及ぼすセンサ１も、上述の
ような４相型のものに限らず、２相あるいは３相型、あ
るいはその他の相数から成るものであってもよい。

また、ロッド部６の径方向に磁束を及ぼす検出ヘッドは
、第４図、第８図、第１０図に示したように各種が共通
のコア素材によって連続してＧ）るものに限らず、第１
１図のように各極毎に分離されたＵ字形のコア５〜８か
ら成るものであってもよい。各コア５〜８は２つの端部
を持ち、一方の端部から出て他方の端部に入る磁束がロ
ッド部３゜の表面において（少なくともパターンが配置
された面において）径方向を指向して通過する。

また、螺旋状のパターンは必らずしも滑らかな線条３ｂ
　、　３ｂｌ　、３ｂ２カ）ら成るものである必要はな
く、第１２図に示すようにステップ状に配置されたパタ
ーン３ｂ／から成っていてもよく、全体として螺旋に近
似した変化を示すものであればよい。

上述では、パターンを配置するロッド部３は丸棒形状で
あるが、これは角棒その他任意の形状であってもよい。

第１３図はロッド部３を角棒形状とした例を示すもので
、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（Ｃ）は横断面図
、である。丸棒の場合と同様に、第１及び第２のパター
ンを設けてよい。例えば、第１のパターンは四角いリン
グ３ａを繰返し設けたものであり、第２のパターンは１
つの線条３ｂを角棒の周囲に斜めに（螺旋状に）回わし
たものである。第１４図は断面正方形の角形ロッド部３
における第２のパターンの別の例を示したものであり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。この場合、第
２のパターンは角形ロッド部の４側面の各に配置された
菱形の部分３　ｂ−ＤＩ　　、　３　ｂ　−Ｄ２　　・
・・であり、隣接する面における菱形部分３ｂ−Ｄｌ　
。

３ｂ−Ｄ２の配置はそのｌピッチ長りの１づつずれてい
る。角形ロッド部３における第２のパターンの形状は第
１５図に示すような三角形３ｂ−Ｔとすることもできる
。なお、第１４図、第１５図に示すような菱形又は三角
形の第２のパターンは丸棒のロッド部３においても採用
することができる。第１３図〜第１５図において、パタ
ーンを検知するための検出ヘッド１，２は第１図と同様
のものを用いてよい（但し、全体的な形状はロッド部の
断面四角形に合わせて四角形にしてもよい）。

また、パターンを配置する部材はロッドに限らず、平板
あるいは任意の物体の平面領域若しくは曲面領域などで
あってもよい。第１６図は長尺の平板部材３１にパター
ンを配置した例を示すもので、（ａ）は該平板部材３１
の平面図、ツノは該平板部材３１及びそれに近接して設
けた検出ヘッドの側断面図、である。平板部材６１に配
置されたパターンは、第２図に示すようなロッド部３の
第」及び第２のパターンを展開した形状である。すなわ
物質３１ａを長手方向に間隔子で繰返し設けたものであ
り、第２のパターンは変位方向（長手方向）に対して斜
めに角度をなした１本の線条３１ｂから成るものである
。第１のパターン３１ａに応答する第１の検出ヘッド１
は、前述と同様に４相のコイル（各相が１次及び２次コ
イルを含む）から成り、Ａ相及びＣ相のコイルが断面８
字形の磁性体コア３２に巻かれており、Ｂ相及びＤ相の
コイルが同じく断面８字形の磁性体コア３６に巻かれて
いる。各相Ａ−Ｄのコイルの配置関係は第３図と同様で
あり、部材６１の横方向全域をカバーし得るように磁性
体コア３２．３３及びコイルの横幅は第１６図（Ｃ）に
示すように部材３１の横幅に対応している。第２のパタ
ーン３１ｂに応答する第２の検出ヘッド２は４つの相Ａ
−Ｄに対応する分離された磁性体コア３４〜３７と各コ
アに巻７５１れた１次及び２次コイルとから成り、各相
のコア３４〜６７は第１６図（ｄ）に示すように、平板
部材３１の横方向に所定間隔（この間隔は第４図の極Ｐ
Ａ−ＰＤの９０度の配置間隔に対応する）で配置されて
いる。

これまで説明してきた実施例のように複数相のコイルに
より１つの検出ヘッドを構成する場合、各相のコイルは
必らずしも近づけて配置する必要はなく、離れていても
よい。第１７図はその一例を示すもので、ロッド部３の
パターン及び検出ヘッドの構成要素は第３図の例と全く
同じであるが、第１の検出ヘッド１を構成するＡ、Ｃ相
コイル１Ａｌ＋　Ｉ　Ａ２＋　Ｉ　Ｃ１ｒ　ｌ　Ｃ２と
Ｂ、Ｄ相コイルＩＢ＋　　ｒ　ＩＢｚ　、ＩＤｘ　　ｒ
　ＩＤ２が離れており、その間に第２の検出ヘッド２が
位置している。このように検出ヘッドを配置すると、ヘ
ッド１のＡ。

Ｃ相コイルとＢ、Ｄ相コイル間のクロストークを防止し
、かつヘッド１，２全体の配置スペースをコンパクトに
することができる。

ところで、第２図のようなリング３ａの繰返しから成る
第１のパターンを検出するための第１の検出ヘッド１を
、第１８図、第１９図のように変更することもできる。

すなわち、第１９図に示すように、ロンド部３の径方向
に磁束を生じるコア２９を円周方向に密に多数並べて１
相分のヘッド３０Ａとし、このような１相分のヘッド３
０Ａ〜３０Ｄを第１６図に示すように軸方向に所定の配
置でずらして必要相数分だけ設ける。コア２９は第１１
図のコア５〜８と同様に２つの端部を持つＵ字形コアで
あり１．１次コイルと２次コイルが夫々巻かれている。

同一相のコア２９はすべて同一の交流信号（例えばＡ相
のヘッド３０Ａは正弦信号ｓｉｎωｔ）で励磁し、２次
コイル誘起信号を加算合成する。このようにすれば、第
１８図、第１９図に示した第１のヘッド１における各コ
ア２９による磁束の方向は、第２のヘッド２と同じにロ
ンド部３の半径方向ではあるが、ロンド部３の軸方向に
磁束を生じるコイルから成る第１図に示す第１のへノド
１と実質的に同様に動作する。すなわち、同相のコア２
９を円周方向に密に並べてヘッドを構成したことにより
、該ヘッドが配された位置においてロンド部６の横方向
の領域全体をカバーして検知動作を行うものとなる。す
なわち、該ヘッドが配された位置においてロンド部３の
全周の領域に対して磁束を及ぼすものとなり、第１図に
示す第１のヘッド１と実質的に同様に動作する。

以上の実施例では各パターンに対応して複数の検出ヘッ
ドを設けているが、各パターンに共通の検出ヘッドを用
いてもよい。第２０図〜第２２図はその一例を示すもの
で、ロンド部３におけるパターンは第２図と同じもので
ある。検出ヘッドは、長手方向にＰ（ｎ±−！−）の間
隔で配された各相Ａ〜Ｄに対応するヘッド３８〜４１の
組合せにより１つの検出ヘッドとして機能する。各相ヘ
ッド３８〜４１の径方向断面を、第２０図のＡ−Ａ線。

Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う断面図として第２
１図（ａ）〜（ｄ）に示す。図から明らかなように、各
相Ａ−Ｄのヘッド６８〜４１は同一構造であり、９０度
の間隔で配された４極（各種をａ　ｌ　ｂ　ｌ　Ｃ１ｄ
で区別する）の磁性体コアを有し、各種には１個の１次
コイル１Ｗと２個の２次コイル２Ｗ１　、。

２Ｗ２を夫々巻いている。ただし、各相Ａ−Ｄのヘッド
３８〜４１は、各相Ａ−Ｄ間で対応する極ａ−ｄの配置
角度がロンド部３における螺旋パターン３ｂのリードＬ
と各ヘッド３８〜４１の離隔距離Ｐ（ｎ−ｔ−Ｌ）との
比に応じた角度γだけ順次ずれるよう、所定角γだけ順
次スキー−して配置工 されている。例えば、Ｐ（ｎ−１ニー７−）＝にとする
と、γ＝　３６０　Ｘτ（度）である。

以上の構成により、Ａ相ヘッド３８の各種ａ〜ｄは、リ
ング３ａの繰返しから成る第１のパターンに対しては同
一相で磁気抵抗変化を示し、Ｂ相ヘッド３９の各種ａ−
ｄも同様に第１のパターンに対しては同一相で磁気抵抗
変化を示し、Ｃ相へノド４０及びＤ相ヘッド４１も同様
である。また、第１のパターンに対して示す各相Ａ−Ｄ
の磁気抵抗変化の位相は、前述の第１の検出ヘッド１と
同様に、１ピツチ長Ｐすなわち１サイクルを３６０度と
して、９０度づつずれている。つまり、第１のパターン
の１ピツチ長Ｐの範囲内の変位Ｘに対する磁気抵抗変化
の位相をφとすると、概ね、Ａ相はｃｏｓφ、Ｂ相はｓ
ｉｎφ、Ｃ相は−ｃｏｓφ、Ｄ相は一５ｉｎφなる関数
特性を示してその磁気抵抗が変位Ｘに応じて変化するよ
うにすることができる。

一方、螺旋線条６ｂから成る第２のパターンに対しては
、極ａは全ての相Ａ−Ｄで同一相の磁気抵抗変化を示し
、極すも同様に全相Ａ−Ｄで同一相の磁気抵抗変化を示
し、極Ｃ１極ｄも同様である。また、第２のパターンに
対して示す各種ａ〜ｄの磁気抵抗変化の位相は、第４図
に示した第２のヘッド２と同様に、１ピッチ長りすなわ
ちｌサイクルを３６０度として、９０度づつずれている
。

つマリ、第２のパターンの１ピッチ長りの範囲内の変位
Ｘに対する磁気抵抗変化の位相をαとすると、概ね、極
ａはｃｏｓα、極すはｓｉｎα、極Ｃは−ｃｏｓα。

極ｄは−ｓｉｎαなる関数特性を示してその磁気抵抗が
変位Ｘに応じて変化するようにすることができる。

位相方式によって検出を行う場合、各相Ａ−Ｄ及び各種
ａ−ｄの１次コイル１Ｗを、９０度位相のずれた２つの
基準信号ｓｉｎωｔとｃｏｓωｔによって、第２２図に
示すような結線で励磁する。つまり、Ａ相とＣ相の極ａ
とＣはｓｉｎωｔで励磁し、Ａ相とＣ相の極すとｄは−
ｓｉｎωｔで励磁する。また、Ｂ相とＤ相の極ａとＣは
ｃｏｓωｔで励磁し、Ｂ相とＤ相の極すとｄは−ｃｏｓ
ωｔで励磁する。この励磁に応じて、各相Ａ−Ｄの各種
ａ−ｄの２次コイルには、第１のパターンと第２のパタ
ーンの両方の影響を受けた電圧が誘起される。各相各種
の２次出力電圧をＡａ−Ｄｄで示すと、その内容は概ね
次のように表わせる。なお、係数は省く。最初の大文字
は相を示し、次の小文字は極を示す。例えばＡａはＡ相
ヘッド６８の極ａの２次出力電圧である。なお、第２０
図、第２１図では各種に２つの２次コイル２　Ｗｓ　　
＋　２　Ｗ２があるが、夫々の出力電圧は同じである。

Ａａ＝　　ｓｉｎωｉ　ＣＯ３φ十ｓｉｎωｊ　ＣＯ５
α　　　　）−−−（３）Ａ　ｂ　＝　−５ｉｎωｔ　
ｃｏｓφ−５ｉｎωｔ　ｓｉｎαＡｃ＝ｓｉｎω１　ｃ
ｏｓφ−５ｉｎωｉ　ＣＯ３αＡ（１＝　−５ｉｎ　ω
ｔ　　ｃｏｓ　φ　＋ｓｉ口ωｔ　　ｓｉｎ　αＢａ＝
ｃｏｓωｔ　ｓｉｎφ　＋ｃｏｓωｊ　ＣＯ３αＢ　ｂ
　＝　−ｃｏｓωｔ　ｓｉｎφ　−ｃｏｓωｔ　ｓｉｎ
αＢｃ＝ｃｏｓωｔ　ｓｉｎφ　−ｃｏｓωｔ　ｃｏｓ
αＢ　　ｄ　＝　　−ｃｏｓ　ωｔ　　ｓｉｎ　φ　＋
ｃｏｓ　Ｏ）ｔ　　ｓｉｎ　αＣａ＝−ｓｉｎω１　ｃ
ｏｓφ　＋ｓｉｎωｔｃｏｓαＣｂ＝　　ｓｉｎωｊ　
ＣＯ３−−５ｉｎωｔ　ｓｉｎαＣＣ＝　−ｓｉｎωｔ
　ｃｏｓφ　−５ｉｎωｉ　ＣＯ５αｃ　ｄ”　　　ｓ
ｉｎ　ωｊ　　ＣＯ３φ　＋ｓｉｎ　ωｔ　　ｓｉｎ　
αＤ　ａ　＝−ｃｏｓωｔ　ｓｉｎφ　＋ＣＯ３ωｔ　
ｃｏｓα１）ｌ）＝　　　　ｃｏｓ　ωｔ　　ｓｉｎ　
φ　−ｃｏｓ　ωｔ　　ｓｉｎ　αＤｃ＝−ｃｏｓωｔ
　ｓｉｎφ　−ｃｏｓωｊ　ＣＯ５α１）ｄ＝　　ＣＯ
５ωｔ　ｓｉｎφ＋ｃｏｓωｔ　ｓｉｎα上記式の右辺
において第１項が第１のパターンに応答した誘起電圧で
あり、第２項が第２のパターンに応答した誘起電圧であ
る。

ここで、第１のパターンにのみ応答した出力信号ｙ、を
得るには、各出力信号Ａａ−Ｄｄを下記のように加減算
すればよい。

Ｙｌ　＝Ａａ−Ａｂ＋Ａｃ−Ａｄ＋Ｂａ−Ｂｂ十Ｂｃ−
Ｂｄ−（Ｃａ−Ｃｂ＋Ｃｃ−Ｃ（１）−（Ｄａ−Ｄｂ＋
Ｄｃ　−Ｄｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・（４）そうすると、（３）式の右辺第１項の値
が同じ相同士で加算合計され、第２項の値が同じ極同士
で打消され、結局 Ｙ１＝８ｓｉｎωｔＣＯ５φ＋Ｂ　ｃｏｓωｔ　ｓｉｎ
φ中Ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ） となり、前記式（１）と同様に、変位Ｘに対応する電気
的位相角φだけ基準交流信号ｓｉｎωｔを位相シフトし
た出力信号が得られる。

また、第２のパターンにのみ応答した出力信号Ｙ２を得
るには、各出力信号Ａａ−Ｄｄを下記のように加減算す
ればよい。゛ Ｙ２　＝Ａａ＋Ａｂ−Ａｃ−Ａｄ＋Ｂａ−Ｂｂ−Ｂｃ＋
Ｂｄ＋Ｃａ十Ｃｂ−Ｃｃ＝Ｃｄ＋Ｄａ−Ｄｂ−Ｄｃ＋Ｄ
ｄ　　　　　　　　　　　・・・（５）そうすると、（
３）式の右辺第１項の値がすべて打消され、第２項の値
だけが残されて加算合計され、結局、 Ｙ２＝４ｓｉｎ　ω１　　ｃｏｓ　α　−４ｓｉｎ　ω
ｔ　　ｓｉｎ　α＋４ＣＯ３ωｊ　ＣＯ５α＋４　ｃｏ
ｓωｔ　ｓｉｎα＝　４　ｓｉｎ　（ωｔ＋α）　＋４
ｃｏｓ（ωｔ　＋ａ　）中Ｋｓｉｎ（ωｔ　　＋　α　
＋　４５°）となり、前記式（２）とほぼ同様に、変位
Ｘに対応する電気位相角αだけ基準交流信号ｓｉｎ　（
ωｔ＋４５°）を位相シフトした出力信号が得られる。

第２２図は、各相各種に巻かれた２つの２次コイルのう
ち１方のコイル２Ｗ１を前記（４）式のように結線して
第１のパターンに応答した（副尺用の）出力信号ｙ、を
取り出し、他方の２次コイル２Ｗ２を前記（５）式のよ
うに結線して第２のパターンに応答した（主尺用の）出
力信号Ｙ２を取り出すようにした結線図を示している。

明らかなように、第２２図に示したような２次コイルの
結線に代えて、式（４）、（５）に示す代数的演算処理
をアナログ的に行うようにしてもよい。その場合は、各
相ヘッド３８〜４１の各種ａ−ｄに設ける２次コイルは
夫々１個でよい。第２３図に示す、ヲ２ように、２次コ
イル群２Ｗから前記（３）式に示すような各相各種の２
次出力電圧Ａａ−Ｄｄを別々に取り出し、これらを演算
回路４２に供給してそこで（４）式の演算を行って第１
のパターンにのみ応答した出力信号Ｙ１を取り出し、一
方、これらを演算回路４６に供給してそこで（５）式の
演算を行って第２のパターンにのみ応答した出力信号Ｙ
２を取り出すようにすることができる。

ところで、上述では位相方式によって位置検出データを
求めているが、通常の差動トランスで知られているよう
に電圧方式によって位置に応じた電圧レベルを持つ位置
検出データを求めるようにしてもよい。その場合は、１
次コイル励磁用の交流信号に位相差を設定する必要はな
い。また、精度が要求される高分解能の位置検出データ
ＤＸ１は位相方式によって求め、他方の位置検出データ
は電圧方式によって求めるようにしてもよい。また、共
通の検出ヘッドを用いて第１のパターン及び第２のパタ
ーンの両方を検知する場合において、１つの検出ヘッド
出力信号から位相成分と電圧レベル成分を分離して、副
尺用の高分解能の位置検出データＤＸ□を位相方式によ
って求め、主尺用の位置検出データを電圧方式によって
求めるようにすることもできる。

次に、ロンド部乙におけるパターンの形成法についてい
くつかの例を挙げて説明する。パターンを構成する良導
電体あるいは磁性体の物質３ａ。

ｓｂ　、５ｂ、、３ｂ２は、適宜の表面加工処理技術（
例えば、めっき、溶射、焼付、塗装、溶着、蒸着、電鋳
、フォトエツチングなど）を用いて付着若しくは形成さ
せるようにするとよい。最近では、その種の加工処理技
術を用いて微細なパターンでも形成できるマイクロ加工
技術が確立されているので、そのような技術を用いて精
婦誌ターン形成を行うことができる。

第２４図は、ロッド部３の基材６ｄの周囲に銅のような
良導体物質でパターン３ａ　、３ｂを形成し、その上か
らクロームめっきのような表面コーティング３ｅを設け
た例を示している。この場合のパターン形成法としては
、基材６ｄの全周に銅めっきを施し、その後不要部分を
エツチング等の除去技術により取除くことにより残され
た銅めっき部分により所望のパターン３ａ　、３ｂが形
成されるようにする。そして最後に表面仕上げのために
クロームめっき等の表面コーティング６ｅを施す。基材
３ｄは鉄のような磁性体を用いれば磁束の通りを良くす
るので好適である。しかし、プラスチック等の樹脂、そ
の他のものを基材３ｄとして用いることもできる。その
場合、予め成形されたプラスチック基材６ｄの表面に銅
等の金属膜をめっきするようにしてもよいし、あるいは
、金型キャビティに電鋳て銅等の金属膜を予め形成し、
その後プラスチックを射出成形して金属膜と一体化する
ようにしてもよい。

ところで、第２４図に示すように表面コーティング６ｅ
をパターン３ａの間の凹みに埋めるようにすると、その
部分でどうしてもコーティング３ｅが沈み、仕上げ表面
が滑らかにならないことが多い。そこで、第２５図に示
すように、各パターン６ａの間の凹みを適宜の充填物６
ｆで充填し、その上から表面コーティング３ｅを施すよ
うにするとよい。充填物３ｆとしては、例えばニンケル
めっきなどを用いることができる。

なお、基材６ｄに銅等の金属膜をめっきし、その後所望
のパターンでエツチングする場合、エツチング薬剤によ
って基材６ｄの表面が侵されるおそれがある。特に基材
６ｄが鉄等の金属である場合その問題が大きい。そのよ
うな問題を解決するために、第２６図に示すように、基
材３ｄの表面全体にエツチング薬剤に対して耐性を示す
所定の物質３ｇ（例えば樹脂）の薄膜を形成し、その上
から銅めっき等を施し更に所定のエツチングを行っテハ
ターン３ａを形成するようにするとよい。

第１のパターンと第２のパターンをロンド部６上に混在
して形成する場合、両方のパターンの合成パターンを一
度に形成してもよいし、あるいは、一方のパターンを形
成した後他方のパターンをその上から重複して形成する
ようにしてもよい。

パターンを構成する物質は、銅又はアルミニウム又はそ
の弛度導電体物質又はそれらの混合物若しくは化合物、
のように渦電流損によって磁気抵抗変化を生せしめるも
のに限らず、導磁量の変化により磁気抵抗変化を生ぜし
める磁性体物質（例えば鉄あるいはその化合物又は混合
物）であってもよい。そのような磁性体によりパターン
を構成する場合も上述と同様の種々の表面加工技術によ
りパターン形成を行うことができる。

また、第２７図に示すように、ロッド部３の基材３ｄを
鉄等の磁性体で作成し、その基材３ｄの表面に所望のパ
ターンに応じた凹所を加工形成し、この凹所に銅等の良
導電体６ａを充填することにより所望のパターン形成を
行うようにしてもよい。

この場合、導電体６ａのパターンの間に基材６ｄの凸部
である磁性体が侵入し、その部分では渦電流損が少なく
なることにより磁気抵抗が小さくなることに加えて、磁
性体の突出によりより一層磁気抵抗を小さくすることが
でき、相乗的効果によりロッド部の変位に対するセンサ
出力信号の応答精度を上げることができる。また、第２
８図に示すように、磁性体から成るロンド部乙の基材３
ｄの表面に所望のパターンに応じた突出部３ａを加工形
成し、この突出部６ａを磁性体から成るパターン部とし
てもよい。その場合は、渦電流損ではなく、導磁量に応
じた磁気抵抗変化を生じさせることができる。

第２４図〜第２８図を参照して説明したパターンの形成
法は、第１図〜第２３図の実施例のみならず以下で説明
する実施例についても、すなわちこの発明に係るパター
ンを配置した部材において該パターンを形成する場合す
べてにつき、適用可能である。

以上の実施例では、ロッド部すなわちパターン配置部材
において異なる形態のパターンが共通の領域に混在して
いるが、これに限らず、２つ（又は２以上）のパターン
が同じ形態であって各パターンが部材上の異なるチャン
ネルに沿って配置されていてもよく、また、各パターン
が異なる形態であってもそれらを部材上の異なるチャン
ネルに沿って配置するようにしてもよい。ここでチャン
ネルとは、パターン配置部材すなわちロッド部における
長手方向に沿うパターン配置領域のことである０ 第２９図及び第３０図はその一例を示すもので、ロッド
部４４の円筒側面が４チヤンネルに分割されており、対
向する２つのチャンネルＣＨＩ。

ＣＨ３には同じ第１のパターンが配置され、別の対向す
る２つのチャンネルＣＨ２，ＣＨ４には同じ第２のパタ
ーンが配置されている。第１のパターンは、矩形パター
ン４４ａを１ピッチ長Ｐ、で等間隔に繰返し設けたもの
である。第２のパターンは、矩形パターン４４ｂを１ピ
ツチ長Ｐｚで等間隔に繰返し設けたものである。ここで
Ｐ、とＰ２は幾分具っており、Ｐｌのパターンがｎ回繰
返したときＰ２のパターンがｎ−１回繰返すようになっ
ている。すなわち、Ｐ、ｘｎ＝Ｐ２ｘ（ｎ−１）なる関
係であり、このＰ、ｘｎなる範囲でアブンリュート位置
検出が可能なものである。

このロッド部４４に適用する検出ヘッドの一例を示すと
第３１図のようであり、第１のパターン４４ａに対応す
る第１の検出ヘッド４５及び第２のパターン４４ｂに対
応する第２の検出ヘッド４６共、第１図の第１の検出ヘ
ッド１と同様に、ロッド部４４をコイル内空間に挿入し
た４相Ａ−Ｄの１次及び２次コイルから成る。但し、第
１のヘノ相Ａ−Ｄのコイルの配置関係は第１図のものと
同様である。

第１の検出ヘッド４５においては、コイルの内側におい
て、第２のパターン４４ｂに対応する位置に→スキフグ
４フが施されており、このヘッド４５が第１のパターン
４４ａのみに応答し、第２のパターン４４ｂには応答し
ないようになっている。第２の検出ヘッド４６において
も、コイルの内側において、第１のパターン４４ａに対
応する位置にマスキング４８が施されており、このヘッ
ド４６が第２のパターン４４ｂのみに応答し、第１のパ
ターン４４ａには応答しないようになって対して及ぼす
材質から成るもので、通常はパターン４４ａ、４４ｂと
同じ材質であることが好ましいが、必らずしも全く同一
材質でなくてもよい。

このマスキング４７．４８の作用は、その部分で検出へ
ｙド４５．４６がパｔｉ−ｙ４４ｂ、４４ａの周期的変
化に対して反応しないようにし、事実上、そのパターン
の変化に応答する電圧が誘起されないようにする。

ロッド部４４に適用可能な検出ヘッドの別の例を示すと
第３２図のようであり、これはＵ字形磁性体コアに１次
及び２次コイルを巻回した磁極を各相Ａ−Ｄ毎に設け、
ロッド部４４の径方向に磁束が生じるようにしたもので
ある。第１の検出へラド４？は第１のパターン４４ａの
配列に対応して設けられ、第２の検出ヘッド４奢は第２
のパターン４４ｂの配列に対応して設けられる。

第２９図のようなパターンの配列は角棒ロッド４９にお
いても第３３図のように実施できるのは勿論である。４
９ａはピッチＰ、のパターン、４９ｂはピッチＰ２のパ
ターンである。また、平板部材５０上においても第３４
図のようｌこ異なるピッチのパターン５Ｑａ、５０ｂを
別チャンネルを用いることができる。

第２９図、第３３図、第３４図では、形態が同じであり
、繰返しピッチが異なる複数のパターンを夫々側チャン
ネルに配置しているが、第１図〜第２０図に示したよう
な形態の異なる複数パターンを第２９図、第３３図、第
３！４・図のように別チャンネルに分離して配置するよ
うにすることもできるのは勿論である。

なお、第２９図のように繰返しピッチが幾分異なる２つ
（又は２以上）のパターンを用いて各々に応答する位負
検出データＤＸＰ１１１）ＸＰ２を前述のように位相方
式で、又は電圧方式で、得るようにした場合、各々の値
の変化は第３５図のようになる。これらのデータＤｘＰ
□ｌ　ＤＫＰ２から拡大された範囲のアブソリュート位
置データＤｘを求めるためには、前述のような主尺、副
尺のバーニア原理ではなく、特開昭５９−７９１１４号
に示されたような演算処理によって求めるものとする。

その詳細については特に説明しないが、要するに２つの
パターンのピッチ長Ｐ、、Ｐ２の違いにより、アブソリ
ュート検出可能範囲（第２９図におけるＰＩＸｎ＝Ｐ２
Ｘ　（ｎ−１）の範囲）における各パターンに対応する
位置検出データＤ工Ｐ１（これは１ピッチ長Ｐ、を１サ
イクルとしてサイクリックに変化する）及びＤｘＰ２（
これは１ピツチ長Ｐ２を１サイクルとしてサイクリック
に変化する）の値と原点から現位置までのそのサイクル
数との間ｌこ相関関係が生じることに着目して、所定の
演算を実行するものである。こうして求めた現位置に対
応する一方のパターンのサイクル数（ピッチ数）とその
パターンに対応する位置検出データＤｘＰ１又はＤｘＰ
２との組合せにより拡大された範囲のアブソリュート位
置データＤＸを得る。こうして、現位置が精度の良いア
ブソリュート値によって特定され、しかもそのアブソリ
ュート検出可能範囲は１ピッチ長Ｐ１．Ｐ２よりもはる
かに拡大されたＰ、　×ｎ又はＰ２ｘ（ｎ−１）である
。

なお、上記各実施例において、検出ヘッドにおける各相
銀の１次コイルと２次コイルは必らずしも別々のコイル
である必要はなく、実開昭５８−２６２１号あるいは実
開昭５８−３９５０７号に示されたもののように共通で
あってもよい。

パターンを配置したロッド部又はその他部材は、位置検
出対象である機械又は装置の一部であってよい。例えば
、流体圧シリンダのピストンロンド位置を検出する装置
に本発明を応用する場合、ピストンロンドを本発明にお
けるパターン配置部材として利用する。あるいは、機械
の移動体をガイドするためのガイド棒を本発明における
パターン配置部材として利用し、移動体に連動して検出
ヘッドの方が該ガイド棒（つまりパターン配置部材）に
雇って移動するようになっていてもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、ロンドその他のパター
ン配置部材に２種類以上のパターンを併設し、該部材に
対する検出ヘッドの位置関係に応じた位置検出信号を各
パターン毎に夫々求めるようにしたので、パターン配置
部材を各パターン毎に別々に設ける必要がなくなり、広
範囲にわたる精度の良いアブソリュート位置検出を簡単
な構成の装置によって実現することができる、という優
れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を検出ヘッド部に関して示
す斜視図、 第２図は同実施例をロッド部に関して示す斜視図、 第３図は同実施例の検出ヘッド部を縦断面で、ロッド部
を側面で示す断面側面図、 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であって、
第２の検出ヘッドの一例を示すもの、第５図は同実施例
における第１の検出ヘッド及び第２の検出ヘッドの出力
に基づき得られる位置検出データの一例を示すグラフ、 第６図は検出ヘッド部に励磁用交流信号を供給するため
の回路と該ヘッド部の出力信号の電気的位相を検出して
位置検出データを求める回路の一例を示す電気的ブロッ
ク図、 第７図はロッド部に配置する第２のパターンの別の例と
して２条ねじ式の螺旋線条のパターンを示す斜視図、 第８図は第７図のパターンを検知するために用いる第２
の検出ヘッドの別の例を示すもので、８極型ヘツドの横
断面図、 第９図はロッド部に配置する第２のパターンの更に別の
例を示す側面図、 第１０図は検出ヘッドの別の実施例を示すもので、６極
型ヘツドの横断面図、 第１１図は検出ヘッドの更に別の例を示すもので、各極
毎に分離されたコア構造から成るものの横断面図、 第１２図はロッド部に配置する螺旋状のパターンの別の
例を示すもので、ステップ状に変化するようにしたもの
の側面図、 第１３図（ａ）は断面方形のロッド部に配置されたパタ
ーンの一例を示す正面図、（ｂ）はその底面図、（Ｃ）
はその横断面図、である。 第１４図（ａ）は断面方形のロッド部に配置されたパタ
ーンの別の例を示す正面図、Φ）はその底面図、第１５
図は断面方形のロッド部に配置されたパターンの更に別
の例を示す正面図、 第１６図は長尺の平版部材にパターンを配置した一例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、（Ｃ
）は（ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿う第１の検出ヘッドの
断面図、（ｄ）は（ｂ）におけるｄ−ｄ線に沿う第２の
検出ヘッドの断面図、 第１７図は第１の検出ヘッドを分離しその間に第２の検
出ヘッドを配置した例を示す縦断面図、第１８図は第１
の検出ヘッドの別の実施例を示す縦断面図、 第１９図は第１８図における第１の検出ヘッドの正面図
、 第２０図は第１及び第２のパターンを共通の検出ヘッド
を用いて検出するようζこした一実施例を示す縦断面図
、 第２１図は第２０図の検出ヘッドを構成する各相銀のヘ
ッドの横断面図であって、（ａ）　、　（ｂ）　、　（
Ｃ）　。 （ｄ）は夫々第２０図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ練、Ｃ−Ｃ線
、Ｄ−Ｄ線に沿う各相Ａ−Ｄのヘッドの横断面図、 第２２図は第２１図に示された各相ヘッドの各極毎の１
次及び２次コイルの結線例を示す回路図、第２３図は第
２０図、第２１図の例において各相各種の２次コイル数
を夫々１個に減らし、それらの出力信号を演算処理する
ことにより第１及び第２のパターンに対応する出力信号
を夫々得るようにした回路の一例を示すブロック図、第
２４図乃至第２８図はパターン配置部材上におけるパタ
ーン形成法の具体例を夫々示す断面図、第２９図はロッ
ド部上における異なるチャンネルに少なくともピッチの
異なる２以上のパターンを夫々配置した一実施例を示す
斜視図、第３０図は第２９図のロッド部の横断面図、第
３１図は第２９図のロッド部に適用する検出ヘッドの一
例を示す斜視図、 第３２図は第２９図のロッド部に適用する検出ヘッドの
別の例を示す側面断面図、 第３３図は第２９図と同様なパターン配列を具えた断面
方形のロッド部の一例を示す斜視図、第３４図は第２９
図と同様なパターン配列を具えた平板部材の一例を示す
平面図、 第３５図は第２９図乃至第３４図のようなピッチの幾分
具なる第１及び第２の′）ぐターンに応答する位置検出
データの一例を夫々示すと共にこれを演算処理して得ら
れる拡大された範囲のアブソリュート位置データの一例
を示すグラフ、である。 １・・・第１の検出ヘッド、２・・・第２の検出ヘッド
、６・・・ロッド部、６ａ・・・第１のパターンを構成
するリング、６ｂ・・・第２のパターンを構成する螺旋
状の線条、６ｂ＋、３ｂ２・・・第２のパターンを構成
する２条ねじ式の螺旋状の線条、４・・・磁気シールド
材、ＩＡ、〜Ｉ　Ｄｌ、２Ａ、〜２Ｄ、・・・１次コイ
ル、１Ａ２〜１Ｄ２．２Ａ２〜２Ｄ２・・・２次コイル
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定のピッチで長手方向に変化を繰返す第１のパタ
   ーンと、少なくとも第１のパターンとは異なるピッチで
   長手方向に変化する第２のパターンとを少なくとも有し
   、これらのパターンを所定の物質により配置した部材と
   、 前記部材に近接して設けられ、該部材に対する位置関係
   に応じて前記各パターンとの対応関係が変化し、各パタ
   ーンとの対応関係に応じた出力信号を夫々生じる検出ヘ
   ッド部とを具えたアブソリュート位置検出装置。 ２、前記第２のパターンは前記第１のパターンとは異な
   る形態のパターンから成るものである特許請求の範囲第
   １項記載のアブソリュート位置検出装置。 ３、前記第１及び第２のパターンは、前記部材上の共通
   の領域で混在して配置されいてる特許請求の範囲第２項
   記載のアブソリュート位置検出装置。 ４、前記第１及び第２のパターンは、前記部材上の異な
   るチャンネルに沿って各パターンが夫々独立に配置され
   いてる特許請求の範囲第２項記載のアブソリュート位置
   検出装置。 ５、前記第２のパターンは、前記第１のパターンと実質
   的に同じ形態のパターンから成り、前記部材上の異なる
   チャンネルに沿って各パターンが夫々独立に配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検
   出装置。 ６、前記パターンを構成する前記所定の物質は、前記部
   材の他の部分の材質よりも相対的に良導電体から成るも
   のである特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位
   置検出装置。 ７、前記パターンを構成する前記所定の物質は、磁性体
   から成るものである特許請求の範囲第１項記載のアブソ
   リュート位置検出装置。 ８、前記部材の基材が磁性体から成り、磁性体から成る
   前記パターンはこの基材上において突出部として加工形
   成されるものである特許請求の範囲第７項記載のアブソ
   リュート位置検出装置。 ９、前記部材の基材が磁性体から成り、前記パターンに
   対応する形状をこの基材において凹所として形成し、こ
   の凹所に前記良導電体を埋設して前記パターンを構成さ
   せた特許請求の範囲第６項記載のアブソリュート位置検
   出装置。 １０、前記部材は、その基材上に前記所定の物質により
   前記パターンを形成し、その上から所定の表面コーティ
   ングを施したものである特許請求の範囲第１項記載のア
   ブソリュート位置検出装置。 １１、前記部材は、その基材上に前記所定の物質により
   前記パターンを幾分突出させて形成し、該パターンの間
   の凹所に所定の充填物質を充填させて該パターンの上面
   と該充填物質の上面の高さをほぼ揃え、更にその上から
   全体に表面コーティングを施したものである特許請求の
   範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装置。 １２、前記部材はロッドから成り、 前記第１のパターンは、該ロッドの周囲に配された所定
   幅のリング状パターンをその幅と同じ間隔をあけて複数
   繰返して成るものであり、前記第２のパターンは、前記
   ロッドの周囲に螺旋状に形成されたパターンから成るも
   のである特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位
   置検出装置。 １３、前記部材はロッドから成り、 前記第１のパターンは、前記ロッドの周囲に比較的短か
   いピッチで螺旋状に形成されたパターンから成り、前記
   第２のパターンは、前記ロッドの長手方向に沿ってその
   面積が変化するパターンから成るものである特許請求の
   範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装置。 １４、前記第１のパターンは、前記部材の長手方向に沿
   って所定間隔で繰返し設けられた所定幅の平行なパター
   ンから成り、前記第２のパターンは、前記部材の長手方
   向に沿って斜めに変化するパターンから成るものである
   特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装
   置。 １５、前記検出ヘッド部は、各パターンに対応して個別
   に出力信号を生ずる複数の検出ヘッドを含むものである
   特許請求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装
   置。 １６、前記検出ヘッド部は、各パターンに共通の検出ヘ
   ッドから成るものである特許請求の範囲第１項記載のア
   ブソリュート位置検出装置。 １７、前記検出ヘッド部は、それが配置された位置にお
   いて前記部材のパターン配置面の横方向の領域全体をカ
   バーしてパターンを検知する第１の検出ヘッドと、それ
   が配置された位置において前記部材のパターン配置面の
   横方向の領域の一部をカバーしてパターンを検知する第
   ２の検出ヘッドとを含み、前記第１の検出ヘッドにより
   前記第１及び第２のパターンの一方に応答する出力信号
   を生じ、第２の検出ヘッドにより該パターンの他方に応
   答する出力信号を生ずるようにした特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のアブソリュート位置検出装置。 １８、前記第１及び第２のパターンは、各々に対応する
   前記検出ヘッドのカバー領域に適した形態で変化するも
   のである特許請求の範囲第１７項記載のアブソリュート
   位置検出装置。 １９、前記検出ヘッド部における個々の検出ヘッドは、
   磁束を発生する手段と磁気を検知する手段とを含むもの
   である特許請求の範囲第１項乃至第１８項の何れかに記
   載のアブソリュート位置検出装置。 ２０、前記検出ヘッド部は、第１の検出ヘッドと第２の
   検出ヘッドとを含み、両ヘッド間では前記部材に対して
   磁束を及ぼす方向が異なっている特許請求の範囲第１９
   項記載のアブソリュート位置検出装置。 ２１、前記第１及び第２の検出ヘッドの一方が、前記部
   材のパターン配置面と平行方向に主として磁束を及ぼす
   ものであり、他方が該部材のパターン配置面と垂直方向
   に主として磁束を及ぼすものである特許請求の範囲第２
   ０項記載のアブソリュート位置検出装置。 ２２、前記検出ヘッド部は、第１の検出ヘッドと第２の
   検出ヘッドとを含み、一方のヘッドは、それが配置され
   た位置において前記部材のパターン配置面の横方向の領
   域全体に対して磁束を及ぼすものであり、他方のヘッド
   は、それが配置された位置において前記部材のパターン
   配置面の横方向の領域の一部に対して磁束を及ぼすもの
   である特許請求の範囲第１９項記載のアブソリュート位
   置検出装置。 ２３、前記検出ヘッド部は、前記パターンとの対応位置
   に応じた電気的位相ずれを示す出力信号を生ずる検出ヘ
   ッドを含むものである特許請求の範囲第１項記載のアブ
   ソリュート位置検出装置。 ２４、前記部材は、流体圧シリンダのピストンロッドで
   あり、前記検出ヘッド部を該シリンダの本体側に固定し
   、該ピストンロッドの位置を検出するようにした特許請
   求の範囲第１項記載のアブソリュート位置検出装置。