特許 7527211 位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-25

(45)【発行日】2024-08-02

(54)【発明の名称】位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/249 20060101AFI20240726BHJP

【ＦＩ】

G01D5/249 Q

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021007156

(22)【出願日】2021-01-20

(65)【公開番号】P2022111613

(43)【公開日】2022-08-01

【審査請求日】2023-12-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(72)【発明者】

【氏名】長田 航太

(72)【発明者】

【氏名】百瀬 正吾

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６４－７９６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３９３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－６７４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１８７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第６１２９７９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１７２２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００－５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の絶対位置を示すための絶対指標目盛りを具備する標示部と、
前記絶対指標目盛りを読み取る読取部と、
前記読取部による読取結果に基づいて、前記絶対位置を演算する演算部とを備え、
物体の絶対位置を検出する位置検出装置であって、
前記演算部が、前記読取部による読取結果に基づいて、複数の規則のうち、何れの規則で前記絶対位置を演算するべきであるかを判定する規則判定処理を実行し、前記規則判定処理における判定結果に基づいて前記絶対位置を演算する、
ことを特徴とする位置検出装置。

【請求項2】

前記演算部が、前記規則判定処理における判定結果を記憶部に記憶し、前記規則判定処理の実行後において、記憶済みの規則に基づいて前記絶対位置を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。

【請求項3】

前記演算部が、前記規則判定処理において、前記読取結果と、２つの規則のうちの一方とに基づいて、前記物体の位置変化について連続的であるか否かを判定し、連続的である場合には、一方の規則を前記記憶部に記憶し、連続的でない場合には、他方の規則を前記記憶部に記憶する、
ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。

【請求項4】

前記演算部が、前記規則判定処理において、前記読取結果に基づいて、３つ以上の複数の規則の中から、前記物体の位置変化について連続的な変化として検出し得る規則を特定し、特定結果を前記判定結果として前記記憶部に記憶する、
ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体の絶対位置を検出する位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、物体の絶対位置を示すための絶対指標目盛りを具備する標示部と、絶対指標目盛りを読み取る読取部と、読取部による読取結果に基づいて、絶対位置を演算する演算部とを備える位置検出装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の位置検出装置としての磁気式エンコーダ装置は、標示部たる磁気スケールと、読取部たる磁気センサと、絶対位置を演算する演算処理部とを備える。磁気センサ及び算出部は、磁気センサ装置のホルダ内に設けられる。磁気スケールは、直線状に延びるリニアスケールである。磁気スケール及び磁気センサ装置のうち、何れか一方は、磁気スケールの延在方向に移動する。磁気スケールは、スケール延在方向に沿って延びる絶対指標目盛りとしてのアブソリュートトラックを備える。アブソリュートトラックは、着磁した着磁領域と無着磁の無着磁領域とをランダムなピッチでスケール延在方向に配置されるアブソリュートパターンを備える。磁気センサ装置の磁気センサは、磁気スケール又は磁気センサ装置の移動に伴って、磁気スケールのアブソリュートパターンに応じた信号を出力する。磁気センサ装置の演算処理部は、磁気センサから出力される信号に基づいて、物体たる磁気スケール又は磁気センサ装置の絶対位置を演算する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１３８６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この種の磁気式エンコーダ装置において、磁気スケールをより長いものに交換する場合には、磁気スケールのみならず、磁気センサ装置も交換する必要が生じて、コスト高を招いてしまうという課題があった。

【0006】

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁気スケール等の絶対指標目盛りをより長いものに交換する場合のコストを低減することができる位置検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、物体の絶対位置を示すための絶対指標目盛りを具備する標示部と、前記絶対指標目盛りを読み取る読取部と、前記読取部による読取結果に基づいて、前記絶対位置を演算する演算部とを備え、物体の絶対位置を検出する位置検出装置であって、前記演算部が、前記読取部による読取結果に基づいて、複数の規則のうち、何れの規則で前記絶対位置を演算するべきであるかを判定する規則判定処理を実行し、前記規則判定処理における判定結果に基づいて前記絶対位置を演算する、ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、絶対指標目盛りをより長いものに交換する場合のコストを低減することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る磁気式エンコーダ装置を示す斜視図である。

【図2】同磁気式エンコーダ装置の磁気スケールの一部を示す平面図である。

【図3】同磁気式エンコーダ装置の磁気センサを示す平面図である。

【図4】同磁気式エンコーダ装置の電気回路の一部、及び磁気スケールを示すブロック図である。

【図5】Ｍ系列の次数を１１次としてアブソリュート値を求めた場合における不規則循環乱数コードとアブソリュート値との関係を示すグラフ。

【図6】同磁気式エンコーダ装置の判定処理部によって実施される規則判定処理の各工程の流れを示すフローチャートである。

【図7】実施例に係る磁気式エンコーダ装置の判定処理部によって実施される規則判定処理の各工程の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る位置検出装置としての磁気式エンコーダ装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造、並びに、各構造における縮尺及び数、などを異ならせる場合がある。

【0011】

まず、実施形態に係る磁気式エンコーダ装置の基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る磁気式エンコーダ装置を示す斜視図である。また、図２は、磁気式エンコーダ装置の磁気スケールの一部を示す平面図である。

【0012】

図１に示されるように、磁気式エンコーダ装置１は、磁気スケール２と、磁気スケール２を読み取る磁気センサ装置３とを備える。標示部としての磁気スケール２は、直線状に延びる形状のリニアスケールである。磁気スケール２及び磁気センサ装置３は、産業用ロボットなどの機械に搭載される。機械は、直線状の軌道に沿って往復移動可能な移動体を備え、磁気スケール２は、その軌道に沿って延びる姿勢で機械に固定される。磁気スケール２と磁気センサ装置３とのうち、何れか一方は機械の移動体に固定され、移動体とともに直線状の軌道を往復移動する。

【0013】

磁気スケール２は、スケール延在方向に沿って延びる磁気トラック５を備える。機械の移動体が移動すると、磁気センサ装置３が磁気スケール２の表面に形成された磁界の磁気変化を検出して、磁気スケール２又は磁気センサ装置３の絶対位置の信号を出力する。なお、以下、移動体の移動方向をＸ方向、Ｘ方向と直交し且つ磁気スケール２の表面に沿った方向をＹ方向として、磁気式エンコーダ装置１の構成を説明する。

【0014】

磁気センサ装置３は、非磁性材料からなるホルダ７と、ホルダ７から延びるケーブル８と、読取部たる磁気センサ１０とを備える。ホルダ７において、磁気スケール２と対向する対向面９には、開口部９ａが設けられる。磁気センサ１０は、開口部９ａと対向する姿勢で、ホルダ７内に固定される。

【0015】

図３は、磁気式エンコーダ装置１の磁気センサを示す平面図である。磁気センサ１０は、シリコン基板、セラミックグレース基板等からなるセンサ基板１１を備える。センサ基板１１は、磁気スケール（図２の２）と対向する基板面に形成された第１感磁素子１２及び第２感磁素子１３を備える。第１感磁素子１２、第２感磁素子１３のそれぞれは、例えば、パーマロイ膜を感磁膜として具備する磁気抵抗素子を有するものである。第１感磁素子１２及び第２感磁素子１３のそれぞれは、磁気スケール２と所定の隙間を介して対向する。

【0016】

図２に示されるように、磁気スケール２の磁気トラック５は、Ｘ方向に沿って延びるアブソリュートトラック１５と、Ｘ方向に沿って延びるインクリメンタルトラック１６とを備える。アブソリュートトラック１５と、インクリメンタルトラック１６とは、Ｙ方向に沿って並ぶ態様で磁気スケール２に配置される。

【0017】

絶対指標目盛りとしてのアブソリュートトラック１５は、互いにＹ方向に沿って並ぶ第１アブソリュートトラック２１及び第２アブソリュートトラック２２を備える。インクリメンタルトラック１６は、互いにＹ方向に沿って並ぶ第１インクリメンタルトラック１７及び第２インクリメンタルトラック１８を備える。

【0018】

第１アブソリュートトラック２１は、Ｘ方向に沿って並ぶ複数の第１アブソリュートパターン２１ａを備える。複数の第１アブソリュートパターン２１ａのそれぞれは、着磁した領域であり、１組のＮ極及びＳ極を備える。図２において、符号Ｐ１は、第１アブソリュートパターン２１ａのＸ方向の長さを示す（以下、この長さを第１長さＰ１と言う）。互いに隣り合う第１アブソリュートパターン２１ａの間には、無着磁の領域が配置される。複数の無着磁領域のそれぞれにおけるＸ方向の長さは、ランダムである。

【0019】

アブソリュートトラック１５の第２アブソリュートトラック２２は、複数の第２アブソリュートパターン２２ａを備える。第２アブソリュートトラック２２において、Ｘ方向における無着磁領域の長さの変化パターンは、第１アブソリュートトラック２１と同様である。但し、第２アブソリュートパターン２２ａは、Ｘ方向において第１アブソリュートパターン２１ａよりも第２長さＰ２だけずれた位置に配置される。第２長さＰ２は、第１長さＰ１の半分である。実施形態に係る磁気式エンコーダ装置１において、第１長さＰ１は０．８〔ｍｍ〕であり、第２長さＰ２は０．４〔ｍｍ〕である。

【0020】

ここで、第１アブソリュートトラック１５及び第２アブソリュートトラック２２のそれぞれは、連続するｎ組分の着磁領域及び無着磁領域の配列によって絶対位置を示すＭ系列の不規則循環乱数コードを表現する。より具体的には、着磁領域を論理値の１とし、無着磁領域を論理値の０としたときに、連続するｎ組分の１と０との配列によってＭ系列の不規則循環乱数コード値で示す。

【0021】

第１インクリメンタルトラック１７は、複数の第１インクリメンタルパターン１７ａを備える。それぞれの第１インクリメンタルパターン１７ａは、Ｘ方向に並ぶ１組のＮ極及びＳ極を備える。第１インクリメンタルパターン１７ａのＸ方向の長さは、第２長さＰ２である。第１インクリメンタルトラック１７においては、Ｘ方向において、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶ。

【0022】

第２インクリメンタルトラック１８は、複数の第２インクリメンタルパターン１８ａを備える。それぞれの第２インクリメンタルパターン１８ａは、Ｘ方向に並ぶＮ極及びＳ極を備える。第２インクリメンタルパターン１８ａのＸ方向の長さは、第２長さＰ２である。第２インクリメンタルトラック１８においては、Ｘ方向において、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶ。第２インクリメンタルトラック１８におけるＮ極とＳ極との着磁の順序は、第１インクリメンタルトラック１７とは逆である。Ｙ方向において、第１インクリメンタルパターン１７ａのＮ極と、第２インクリメンタルパターン１８ａのＳ極とが隣り合い、且つ第１インクリメンタルパターン１７ａのＳ極と第２インクリメンタルパターン１８ａのＮ極とが隣り合う。

【0023】

磁気センサ１０のセンサ基板１１は、図３に示されるように、磁気スケール２と対向する基板面に、アブソリュート信号生成用の第１感磁素子１２と、インクリメンタル信号生成用の第２感磁素子１３とを備える。第１感磁素子１２と第２感磁素子１３とは、互いにＹ方向に並ぶ。

【0024】

第１感磁素子１２は、第１アブソリュートトラック２１の磁気を検出するための第１磁気抵抗パターン３１と、第２アブソリュートトラック２２の磁気を検出するための第２磁気抵抗パターン３２とを備える。第１磁気抵抗パターン３１及び第２磁気抵抗パターン３２のそれぞれは、Ｘ方向に延在し、且つ互いにＹ方向に並ぶ。第１磁気抵抗パターン３１は第１アブソリュートトラック２１と対向し、第２磁気抵抗パターン３２は第２アブソリュートトラック２２と対向する。

【0025】

第１磁気抵抗パターン３１及び第２磁気抵抗パターン３２のそれぞれは、Ｘ方向に感磁方向を向けた姿勢でＸ方向に配列された複数の磁気抵抗素子を備える。複数の磁気抵抗素子は、第１長さＰ１のピッチで配列されている。第１磁気抵抗パターン３１は、Ｘ方向において連続する第１アブソリュートパターン２１ａの複数の領域のそれぞれの磁界を順次に検出してＭ系列の第１アブソリュート信号を出力する。同様に、第２磁気抵抗パターン３２は、Ｘ方向において連続する第２アブソリュートパターン２２ａの複数の領域のそれぞれの磁界を順次に検出してＭ系列の第２アブソリュート信号を出力する。

【0026】

第２感磁素子１３は、ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）、ＣＯＳ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）、ＳＩＮ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ａ）、及びＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）を備える。ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）と、ＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）とは、互いにＸ方向に並ぶ。また、ＣＯＳ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）と、ＳＩＮ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ａ）とは、互いにＸ方向に並ぶ。ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）と、ＣＯＳ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）とは、互いにＹ方向に並ぶ。ＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）と、ＳＩＮ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ａ）とは、互いにＹ方向に並ぶ。ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）、及びＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）は、第１インクリメンタルトラック１７と対向し、ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）、及びＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）は、第２インクリメンタルトラック１８と対向する。

【0027】

機械の移動体の移動に伴い、磁気抵抗パターン３４（＋ａ）から出力される信号と、磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）から出力される信号とは、互いに９０°の位相差を有する。また、磁気抵抗パターン３４（－ａ）から出力される信号と、磁気抵抗パターン３４（－ｂ）から出力される信号とは、互いに９０°の位相差を有する。また、磁気抵抗パターン３４（＋ａ）から出力される信号と、磁気抵抗パターン３４（－ａ）から出力される信号とは、互いに１８０°の位相差を有する。また、磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）から出力される信号と、磁気抵抗パターン３４（－ｂ）から出力される信号とは、互いに１８０°の位相差を有する。

【0028】

図４は、磁気式エンコーダ装置１の電気回路の一部、及び磁気スケール２を示すブロック図である。磁気センサ装置３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等を具備する演算処理部４０を備える。演算部としての演算処理部４０は、センサ基板１１に実装されている。演算処理部４０の入力側には、アブソリュート信号生成用の第１感磁素子１２、及びインクリメンタル信号生成用の第２感磁素子１３が接続されている。演算処理部４０は、アブソリュート値取得部４１、インクリメンタル信号取得部４２、規則判定部４３、及び絶対位置を算出する算出部４４を備える。アブソリュート値取得部４１は、第１アブソリュート値取得部４５と、第２アブソリュート値取得部４６とを備える。

【0029】

アブソリュート信号生成用の第１感磁素子１２の第１磁気抵抗パターン３１と、第１アブソリュート値取得部４５とは、第１アブソリュートトラック２１を読み取って第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する第１アブソリュート値出力部３７を構成する。アブソリュート信号生成用の第１感磁素子１２の第２磁気抵抗パターン３２と、第２アブソリュート値取得部４６とは、第２アブソリュートトラック２２を読み取って第２アブソリュート値ＡＢＳ２を出力する第２アブソリュート値出力部３８を構成する。インクリメンタル信号生成用の第２感磁素子１３とインクリメンタル信号取得部４２とは、インクリメンタルトラック１６を読み取ってインクリメンタル信号ＩＮＣを出力するインクリメンタル信号出力部３９を構成する。

【0030】

第１アブソリュート値取得部４５は、第１磁気抵抗パターン３１から出力されるＭ系列の第１アブソリュート信号（読取結果）に基づいて第１不規則循環乱数コードＣＯＤＥ１を取得する。次に、第１アブソリュート値取得部４５は、取得した第１不規則循環乱数コードＣＯＤＥ１を整数の数列に置き換えて第１アブソリュート値ＡＢＳ１を取得する。第１アブソリュート値取得部４５が第１アブソリュート値ＡＢＳ１を取得すると、第１アブソリュート値出力部３７は第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する。

【0031】

第２アブソリュート値取得部４６は、第２磁気抵抗パターン３２から出力されるＭ系列の第２アブソリュート信号（読取結果）に基づいて第２不規則循環乱数コードＣＯＤＥ２を取得する。そして、第２アブソリュート値取得部４６は、取得した第２不規則循環乱数コードＣＯＤＥ２を整数の数列に置き換えて第２アブソリュート値ＡＢＳ２を取得する。第２アブソリュート値取得部４６が第２アブソリュート値ＡＢＳ２を取得すると、第２アブソリュート値出力部３８は第２アブソリュート値ＡＢＳ２を出力する。第１アブソリュート値出力部３７から出力される第１アブソリュート値ＡＢＳ１と、第２アブソリュート値出力部３８から出力される第２アブソリュート値ＡＢＳ２とは、機械の移動体の移動に伴い、第２長さＰ２に相当する時間分だけずれて出力される。

【0032】

インクリメンタル信号取得部４２は、ＳＩＮ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）からの信号と、ＳＩＮ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ａ）からの信号とに基づいて正弦波信号を取得する。また、インクリメンタル信号取得部４２は、ＣＯＳ＋信号生成用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）からの信号と、ＣＯＳ－信号生成用の磁気抵抗パターン３４（－ｂ）からの信号とに基づいて余弦波信号を取得する。さらに、インクリメンタル信号取得部４２は、正弦波信号および余弦波信号に基づいて内挿分割処理を行い、ゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号ＩＮＣを生成する。インクリメンタル信号取得部４２によりインクリメンタル信号ＩＮＣが生成されると、インクリメンタル信号出力部３９は、インクリメンタル信号ＩＮＣを出力する。
を生成する。

【0033】

算出部４４は、第１アブソリュート値ＡＢＳ１、第２アブソリュート値ＡＢＳ２、及びインクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣに基づいて、絶対位置を算出する。具体的には、算出部４４は、インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが０となる時点から補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣがゼロと最大値の中央値に達するまでの期間において絶対位置の算出に第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用いる。また、算出部４４は、インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが中央値となったから補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが最大値に達するまでの期間Ｔ２において絶対位置の算出に第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用いる。

【0034】

なお、演算処理部４０の規則判定部４３の役割については、後に詳述する。

【0035】

上述の第１アブソリュート値ＡＢＳ１及び第２アブソリュート値ＡＢＳ２を適正に取得するためには、磁気スケール２の全長を大きくするほど、Ｍ系列の次数を大きくする必要がある。例えば、全長約１６００〔ｍｍ〕の磁気スケール２を用いる場合には、Ｍ系列の次数を１１に設定する必要がある。また、磁気センサ１０として、第１感磁素子１２のＸ方向の長さを、Ｍ系列の１１次に対応する長さ以上にしたものを用いる必要がある。

【0036】

一方で、全長約３２００〔ｍｍ〕の磁気スケール２を用いる場合には、Ｍ系列の次数を１２に設定する必要がある。また、磁気センサ１０として、第１感磁素子１２のＸ方向の長さを、Ｍ系列の１２次に対応する長さ以上にしたものを用いる必要がある。

【0037】

従来において、例えば、磁気スケール２を全長１６００〔ｍｍ〕のものから、全長２０００〔ｍｍ〕のものに交換するには、磁気スケール２のみならず、磁気センサ装置３も交換することを強いられていた。具体的には、磁気センサ装置３として、第１感磁素子１２のＸ方向の長さを、Ｍ系列の１１次に対応する長さにしたものから、１２次に対応する長さにしたものに交換する必要があり、コストアップを引き起こしていた。

【0038】

なお、例えば、Ｍ系列の１２次に対応する長さの第１感磁素子１２を搭載した磁気センサ装置３であっても、次数を１１次として扱うと、図５に示されるように、絶対位置を正しく演算することができなくなる。図５に示される例では、機械の移動体が０．８〔ｍｍ〕移動する毎に、不規則循環乱数コードと、これに応じたアブソリュート値（ＡＢＳ１、ＡＢＳ２）とが生成される。データ取得番号＝２～１３の範囲（データ１２個分）では、アブソリュート値が適切に連番になっているのに対し、それ以外の範囲では、アブソリュート値が連番になっていない。このため、第１感磁素子１２の長さがＭ系列の１２次に対応する長さであったとしても、全長２０００〔ｍｍ〕の磁気スケール２のうち、０．８ｍｍ×（１２－１）＝８．８〔ｍｍ〕の範囲でしか、移動体の絶対位置を正しく検出することができない。

【0039】

次に、実施形態に係る磁気式エンコーダ装置１の特徴的な構成について説明する。
磁気式エンコーダ装置１の磁気センサ装置３は、第１感磁素子１２として、Ｍ系列の１２次に対応する長さのものを備える。よって、理論的には、磁気スケール２の全長を最大で約３２００〔ｍｍ〕まで大きくすることが可能である。

【0040】

図４に示されるように、演算処理部４０の規則判定部４３は、機械の移動体の絶対位置について、Ｍ系列の次数を何次として機械の移動体の絶対位置を演算すべきであるかを判定するものであり、判定処理部４３ａと記憶部４３ｂとを備える。Ｍ系列の次数は、本発明における規則の一例である。また、演算処理部４０のアブソリュート値取得部４１は、無通電状態でも記憶データを保持することが可能なフラッシュメモリ等からなるデータ記憶部を備える。

【0041】

図６は、判定処理部４３ａによって実施される規則判定処理の各工程の流れを示すフローチャートである。規則判定処理は、磁気式エンコーダ装置１を搭載した機械の初回運転の開始前に実行される。実行のトリガーとしては、初回運転の開始前に、機械の制御部から磁気センサ装置３に実行開始命令信号をトリガーとして送信させてもよいし、磁気センサ装置３に付設される開始ボタンを作業者が押したときに発せられる信号をトリガーとしてもよい。

【0042】

規則判定処理が実行されるためには、機械の移動体をＸ方向に沿って一方向に移動させる必要がある。この移動については、機械の制御部と、規則判定部４３との相互通信に基づいて開始させればよい。

【0043】

判定処理部４３ａは、規則判定処理を開始すると、Ｍ系列の次数ＤＥＧを、１１次としてアブソリュート値取得部４１に送信する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。アブソリュート値取得部４１は、Ｍ系列の次数ＤＥＧを１１次としてデータ記憶部に記憶する。

【0044】

次に、判定処理部４３ａは、アブソリュート値取得部４１から出力される新たなアブソリュート値（ＡＢＳ）を取得すると（Ｓ２にてＹ）、その値を記憶部４３ｂに記憶した後（Ｓ３）、それまでに取得したアブソリュート値の個数に基づいて、機械の移動体の移動量について所定量に達したか否かを判定する（Ｓ４）。移動量が所定量に達していない場合（Ｓ４でＮ）、判定処理部４３ａは、処理フローを上述のＳ２にループさせる。このループにより、新たなアブソリュート値が取得される。

【0045】

機械の移動体の移動量が所定量に達した場合（Ｓ４でＹ）、判定処理部４３ａは、記憶部４３ｂに記憶された複数のアブソリュート値について、全てが連番になっているか否かを判定する（Ｓ５）。そして、連番になっている場合（Ｓ５でＹ）には、判定処理部４３ａは、一連の処理フローを終了する。この場合、アブソリュート値取得部４１は、データ記憶部に記憶している次数ＤＥＧ＝１１次という規則に従って、アブソリュート値を算出する。一方、連番になっていない場合（Ｓ５でＮ）には、判定処理部４３ａは、Ｍ系列の次数ＤＥＧを、１２次としてアブソリュート値取得部４１に送信した後（Ｓ６）、一連の処理フローを終了する。アブソリュート値取得部４１は、Ｍ系列の次数ＤＥＧを１２次としてデータ記憶部に記憶し、以降、次数ＤＥＧ＝１２次という条件でアブソリュート値を求める。

【0046】

かかる構成の磁気式エンコーダ装置１においては、磁気スケール２が、全長約１６００〔ｍｍ〕のものから、３２００〔ｍｍ〕を上限とするより大きい全長のものに交換されても、既設の磁気センサ１０を用いて絶対位置を正しく求めることが可能である。よって、磁気式エンコーダ装置１によれば、磁気スケール２をより長いものに交換する場合における磁気センサ装置３の交換を不要にしてコストを低減することができる。

【0047】

次に、実施形態に係る磁気式エンコーダ装置１に、より特徴的ない構成を付加した実施例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係る磁気式エンコーダ装置１の構成は、実施形態と同様である。

【0048】

磁気式エンコーダ装置１の磁気センサ装置３は、第１感磁素子１２として、Ｍ系列の１３次に対応する長さのものを備える。よって、理論的には、磁気スケール２の全長を３２００〔ｍｍ〕よりも大きくすることが可能である。

【0049】

実施例に係る磁気式エンコーダ装置１のアブソリュート値取得部４１は、規則判定処理の実行中に、不規則循環乱数コードを規則判定部４３に出力するように構成されている。

【0050】

図７は、実施例に係る磁気式エンコーダ装置１の判定処理部４３ａによって実施される規則判定処理の各工程の流れを示すフローチャートである。判定処理部４３ａは、規則判定処理を開始すると、Ｍ系列の次数ＤＥＧを、１１次としてアブソリュート値取得部４１に送信する（Ｓ１）。アブソリュート値取得部４１は、Ｍ系列の次数ＤＥＧを１１次としてデータ記憶部に記憶する。

【0051】

次に、判定処理部４３ａは、アブソリュート値取得部４１から出力される新たな不規則循環乱数コード（ＣＯＤＥ）を取得すると（Ｓ２にてＹ）、その値を記憶部４３ｂに記憶した後（Ｓ３）、機械の移動体の移動量について所定量に達したか否かを判定する（Ｓ４）。移動量が所定量に達していない場合（Ｓ４でＮ）、判定処理部４３ａは、処理フローを上述のＳ２にループさせる。このループにより、新たな不規則循環乱数コードが取得される。

【0052】

機械の移動体の移動量が所定量に達した場合（Ｓ４でＹ）、判定処理部４３ａは、記憶部４３ｂに記憶された複数の不規則循環乱数コード（ＣＯＤＥ）と、次数ＤＥＧ（１１次）とに基づいて、複数の不規則循環乱数コードのそれぞれに対応する複数のアブソリュート値（ＡＢＳ）を算出する（Ｓ５）。その後、判定処理部４３ａは、複数のアブソリュート値について、全てが連番になっているか否かを判定し（Ｓ６）、連番になっている場合（Ｓ６でＹ）には、一連の処理フローを終了する（以後、アブソリュート値取得部４１が次数ＤＥＧを１１次として取り扱う）。一方、連番になっていない場合（Ｓ６でＮ）には、Ｓ５にてアブソリュート値の算出に用いた次数ＤＥＧについて、１２次であったか否かを判定する（Ｓ７）。この判定結果が１２次でない場合（Ｓ７でＹ）、判定処理部４３ａは、記憶部４３ｂに記憶された複数の不規則循環乱数コードと、ＤＥＧ＝１２次とに基づいて、複数の不規則循環乱数コードのそれぞれに対応する複数のアブソリュート値を算出する（Ｓ８）。その後、判定処理部４３ａは、複数のアブソリュート値について、全てが連番になっているか否かを判定し（Ｓ９）、連番になっている場合（Ｓ９でＹ）には、Ｍ系列の次数ＤＥＧを１２次としてアブソリュート値取得部４１に送信した後（Ｓ１０）、一連の処理フローを終了する。以後、アブソリュート値取得部４１は、次数ＤＥＧを１２次として取り扱う。一方、全てのアブソリュート値が連番になっていない場合（Ｓ９でＮ）、判定処理部４３ａは、Ｍ系列の次数ＤＥＧを１３次としてアブソリュート値取得部４１に送信した後（Ｓ１１）、一連の処理フローを終了する。以後、アブソリュート値取得部４１は、次数ＤＥＧを１３次として取り扱う。

【0053】

かかる構成の磁気式エンコーダ装置１においては、実施形態に比べて、磁気スケール２の長さを大きくすることができる。

【0054】

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。実施形態及び実施例は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0055】

本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
〔第１態様〕
第１態様は、物体の絶対位置を示すための絶対指標目盛り（例えばアブソリュートトラック１５）を具備する標示部（例えば磁気スケール２）と、前記絶対指標目盛りを読み取る読取部（例えば磁気センサ１０）と、前記読取部による読取結果に基づいて、前記絶対位置を演算する演算部（例えば演算処理部４０）とを備え、物体の絶対位置を検出する位置検出装置（例えば磁気式エンコーダ装置１）であって、前記演算部が、前記読取部による読取結果に基づいて、複数の規則（例えばＭ系列の次数）のうち、何れの規則で前記絶対位置を演算するべきであるかを判定する規則判定処理を実行し、前記規則判定処理における判定結果に基づいて前記絶対位置を演算する、ことを特徴とするものである。

【0056】

第１態様においては、標示部が、より大きい全長のものに交換されても、既設の読取部を用いて絶対位置を正しく求めることが可能である。よって、第１態様によれば、標示部をより長いものに交換する場合における読取部の交換を不要にしてコストを低減することができる。

【0057】

〔第２態様〕
第２態様は、第１態様の構成を備え、且つ、前記演算部が、前記規則判定処理における判定結果を記憶部（例えばデータ記憶部）に記憶し、前記規則判定処理の実行後において、記憶済みの規則に基づいて前記絶対位置を演算する、ことを特徴とするものである。

【0058】

第２態様によれば、指標部がより長いものに交換された場合に、規則判定処理を１回実行するだけで、絶対位置を正しく演算することが可能になる。

【0059】

〔第３態様〕
第３態様は、第２態様の構成を備え、且つ、前記演算部が、前記規則判定処理において、前記読取結果と、２つの規則のうちの一方とに基づいて、前記物体の位置変化について連続的であるか否かを判定し、連続的である場合には、一方の規則を前記記憶部に記憶し、連続的でない場合には、他方の規則を前記記憶部に記憶する、ことを特徴とするものである。

【0060】

第３態様によれば、後述する第４態様に比べて、規則判定処理における処理フローを簡素化することができる。

【0061】

〔第４態様〕
第４態様は、第２態様の構成を備え、且つ、前記演算部が、前記規則判定処理において、前記読取結果に基づいて、３つ以上の複数の規則の中から、前記物体の位置変化について連続的な変化として検出し得る規則を特定し、特定結果を前記判定結果として前記記憶部に記憶する、ことを特徴とするものである。

【0062】

第４態様によれば、第３態様に比べて、標示部の長さを大きくすることができる。

【符号の説明】

【0063】

１・・・磁気式エンコーダ装置（位置検出装置）、 ２・・・磁気スケール（標示部）、 １５・・・アブソリュートトラック（絶対指標目盛り）、 ４０・・・演算処理部（演算部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】