磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用磁尺及磁感應(yīng)元件的磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法，尤其涉及能以簡易結(jié)構(gòu)提高檢測分辨率的磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往一般的磁氣式位置檢測裝置中，具有以下構(gòu)造:S卩，由霍爾元件或磁阻元件構(gòu)成的磁感應(yīng)元件與以固定長λ交替配置N極和S極的磁尺相對配置。
[0003]此外，通過由磁感應(yīng)元件對相對于磁尺移動時的磁場變化進行讀取，從而檢測出磁感應(yīng)元件與磁尺之間的相對位置。
[0004]作為這樣的以往的磁氣式位置檢測裝置，存在如下磁氣式位置檢測裝置:通過將磁感應(yīng)元件進行相對移動時的以單磁極長λ為周期的大致呈正弦波狀的輸出信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號并進行計數(shù)，從而以單磁極長λ的位置檢測分辨率來檢測磁感應(yīng)元件與磁尺之間的相對位置(例如，參照專利文獻I)。
[0005]專利文獻I中，能夠獲得與磁尺的單磁極長λ相同程度的位置檢測分辨率，但在如今的磁化裝置中，向磁尺的N極、S極的磁化存在限制，實際的磁尺的單磁極長λ的限制值為100 μ m左右。
[0006]然而，實際上，若單磁極長λ過短，則磁尺所形成的磁場變?nèi)?，因此在單磁極長λ大于上述限制值的情況下，磁感應(yīng)元件也無法感測到單磁極長λ。其結(jié)果是，存在如下問題:無法將位置檢測分辨率提高得高于由所使用的磁極材料及磁感應(yīng)元件所決定的磁極限制長λ O。
[0007]作為解決上述問題的方法，存在如下方法:設(shè)置八個磁感應(yīng)元件，通過利用邏輯電路處理這些磁感應(yīng)元件的輸出，從而以單磁極長λ的移動來獲取三個周期的脈沖信號(例如參照專利文獻2)。
[0008]另外，作為其他以往的磁氣式位置檢測裝置，還存在以下裝置:使用磁性齒輪(磁性尺)而不使用磁尺，利用磁阻元件來測定由磁性齒輪及磁鐵形成的磁場的變化，來檢測磁性齒輪的相對旋轉(zhuǎn)(例如參照專利文獻3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻
[0009][專利文獻I]日本專利第1873523號公報專利文獻2:日本專利特開平1-44816號公報專利文獻3:日本專利特開昭58-35414號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]然而，現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題。 專利文獻I所示的旋轉(zhuǎn)編碼器中，為了提高角度檢測分辨率，需要增大圓筒狀的磁尺的直徑，存在裝置大型化、成本上升的問題。
[0011]另外，在適用于檢測直線移動的線性編碼器的情況下，存在無法將位置檢測分辨率提高得高于所使用的磁極材料及磁感應(yīng)元件所決定的磁場限制長λO的問題。
[0012]在專利文獻2的磁氣式位置檢測裝置中，需要較多磁感應(yīng)元件，且沒有提出進一步改善位置檢測分辨率的方法。
[0013]在專利文獻3的磁氣式位置檢測裝置中，雖然提出了獲得磁性齒輪的齒數(shù)的兩倍左右的檢測分辨率(脈沖)的方法，但未提出進一步改善檢測分辨率的方法。另外，還存在如下問題:為了提高檢測分辨率，需要使磁性齒輪變大。
[0014]本發(fā)明為解決上述問題而得以完成，其目的在于提供一種能以簡單的結(jié)構(gòu)來提高檢測分辨率的磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法。
用于解決技術(shù)問題的手段
[0015]本發(fā)明所涉及的磁氣式位置檢測裝置包括:磁尺，該磁尺由磁性性質(zhì)不同的寬度λ的第一磁性部和寬度λ的第二磁性部所構(gòu)成的寬度2λ的磁極對以磁極對寬度2λ的周期等間隔排列而成；磁感應(yīng)裝置，該磁感應(yīng)裝置與磁尺隔開預(yù)定間隙相對配置，在維持間隙的同時，在由磁尺所形成的磁場中朝磁尺的排列方法相對移動，利用磁感應(yīng)元件來測定相對移動時的磁場的變化；以及位置計算電路，該位置計算電路通過分析出磁感應(yīng)裝置的輸出值，來計算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對位置，磁感應(yīng)裝置具備第一磁感應(yīng)元件組以作為磁感應(yīng)元件，該第一磁感應(yīng)元件組由η個(η是2以上的自然數(shù))第一磁感應(yīng)元件構(gòu)成，以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列，使得λ = ηΡ，從構(gòu)成第一磁感應(yīng)元件組的η個第一磁感應(yīng)元件分別并列輸出相對移動時的磁場變化的測定結(jié)果，位置計算電路通過分析出從磁感應(yīng)裝置并列輸出的輸出值，來將磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對位置計算作為λ/η的位置檢測分辨率。
[0016]另外，本發(fā)明所涉及的磁氣式位置檢測方法在磁氣式位置檢測裝置中使用，該磁氣式位置檢測裝置包括:
磁尺，該磁尺由磁性性質(zhì)不同的寬度λ的第一磁性部和寬度λ的第二磁性部所構(gòu)成的寬度2 λ的磁極對以磁極對寬度2 λ的周期等間隔排列而成；
磁感應(yīng)裝置，該磁感應(yīng)裝置與磁尺隔開預(yù)定間隙相對配置，在維持間隙的同時，在由磁尺所形成的磁場中朝磁尺的排列方向相對移動，利用磁感應(yīng)元件來測定相對移動時的磁場的變化；以及
位置計算電路，該位置計算電路通過分析出磁感應(yīng)裝置的輸出值，來計算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對位置，
磁感應(yīng)裝置具備第一磁感應(yīng)元件組以作為磁感應(yīng)元件，該第一磁感應(yīng)元件組由η個(η是2以上的自然數(shù))第一磁感應(yīng)元件構(gòu)成，并以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列，使得λ =ηΡ，從構(gòu)成第一磁感應(yīng)元件組的η個第一磁感應(yīng)元件分別并列輸出相對移動時的磁場變化的測定結(jié)果，
在位置計算電路中具有:
Hi/Lo判斷步驟，該Hi/Lo判斷步驟中，對磁感應(yīng)裝置所并列輸出的η個輸出值進行Hi/Lo判斷并進行二值化，作為η個Hi/Lo輸出來進行輸出； 存儲步驟，該存儲步驟中，將位置計算表存儲至存儲部中，所述位置計算表預(yù)先規(guī)定了作為磁極對寬度2 λ內(nèi)的相對位置的2η個磁極內(nèi)位置M(Μ為O以上2η_1以下的2η個整數(shù))、與η個Hi/Lo輸出的圖案之間的關(guān)系；以及
磁極內(nèi)位置計算步驟，該磁極內(nèi)位置計算步驟中，基于在存儲步驟中存儲至存儲部中的位置計算表，來將與η個Hi/Lo輸出對應(yīng)的磁感應(yīng)裝置的磁極內(nèi)位置M計算作為λ /n的位置檢測分辨率。
發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能獲得一種磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法，使由磁性性質(zhì)不同的第一磁性部與第二磁性部構(gòu)成的磁極對以磁極對寬度2 λ的周期進行排列而形成的磁尺、與由η個磁感應(yīng)元件以λ = ηρ的方式以磁感應(yīng)元件間隔P進行排列而形成的磁感應(yīng)裝置隔開預(yù)定間隙而相對配置，通過分析磁感應(yīng)裝置所測定出的磁場的變化，從而能以簡單的結(jié)構(gòu)提高檢測分辨率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的實施方式I中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖2是本發(fā)明的實施方式I中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖3是本發(fā)明實施方式I中的磁感應(yīng)裝置相對于磁尺進行相對移動時的磁感應(yīng)裝置及脈沖生成部的輸出波形圖。
圖4是本發(fā)明實施方式I中的磁感應(yīng)裝置相對于磁尺進行相對移動時的脈沖生成部及Hi/Lo判斷部的輸出的示例圖。
圖5是本發(fā)明的實施方式2中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖6是本發(fā)明的實施方式3中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖7是本發(fā)明的實施方式3中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖8是本發(fā)明的實施方式4中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖9是本發(fā)明的實施方式5中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖10是本發(fā)明的實施方式5中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖11是本發(fā)明的實施方式6中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖12是本發(fā)明的實施方式7中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖13是本發(fā)明的實施方式8中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖14是本發(fā)明的實施方式9中的磁感應(yīng)裝置的示例圖。
【具體實施方式】
[0019]以下利用附圖來說明本發(fā)明中的磁氣式位置檢測裝置及磁氣式位置檢測方法的優(yōu)選實施方式。此外，各圖中對相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同標(biāo)號來進行說明。
[0020]實施方式1.圖1是本發(fā)明的實施方式I中的磁氣式位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。本實施方式I中的磁氣式位置檢測裝置具備磁尺la、磁感應(yīng)裝置2以及位置計算電路3 (參照圖2)來構(gòu)成。
[0021]如圖1所示，磁尺I中，由寬度λ的N極12a及寬度λ的S極Ila構(gòu)成的寬度2λ的磁極對以磁極對寬度2λ的周期等間隔地排列形成。
[0022]磁尺Ia中，磁極對具有N極12a與S極IIa的磁性，因此在磁感應(yīng)裝置2 —側(cè)形成有強度與方向以磁極對寬度2 λ的周期來變化的磁場。
[0023]另外，磁感應(yīng)裝置2具備η個第一磁感應(yīng)元件21a?21e以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列而使得λ =ηΡ的第一磁感應(yīng)元件組21。使用霍爾元件、磁阻元件等來作為這些第一磁感應(yīng)元件21a?21e。
[0024]此外，以下說明中使用的圖中，示出了第一磁感應(yīng)元件組21由5個第一磁感應(yīng)元件21a?21e構(gòu)成的示例，但磁感應(yīng)元件的排列個數(shù)η并不局限于5個。η為2以上的自然數(shù)即可。
[0025]磁感應(yīng)裝置2與磁尺Ia隔開預(yù)定間隙相對配置，在保持該間隙的同時，在磁尺Ia所形成的磁場中朝向磁尺Ia的排列方向相對移動。此外，利用η個第一磁感應(yīng)元件21a?2Ie來測定該相對移動時的磁場變化。
[0026]此外，各個第一磁感應(yīng)元件21a?21e與磁尺Ia之間的各個間隙并不一定要相同，可以根據(jù)各個第一磁感應(yīng)元件21a?2Ie的每一個而不同。各個第一磁感應(yīng)元件