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【発明の名称】 スケール装置
【発明者】 【氏名】澤 正章

【氏名】新井 栄作
【要約】 【課題】スケールの分散配置を可能にするとともに、不要な２相パルス信号を出力することがなく検出精度を向上させるスケール装置を提案する。

【解決手段】このスケール装置１は、検出ヘッド２の移動経路上に複数分散して配置されたスケール６に対して、分散スケール６の存在しない場所で不要なパルス信号を出力することなく、１のスケール端部の目盛と他の１のスケール端部の目盛が切れ目無く接合するかのように電気的に目盛を連結し、複数の分散スケール６をあたかも連続した一本のスケールのように電気的に処理するようにするために、分散スケール６のみを検出する分散スケール検出手段４を設けたので、不要な２相パルス信号を出力することがなく検出精度を向上させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 所定の周期で周囲の環境に対して識別可能な目盛を形成したスケールと、その目盛を読み取り上記目盛の周期で正弦波状の２相電圧信号を出力する検出ヘッドと、２相の電圧信号を入力して上記目盛の周期に対して電気的細分化を施しパルス信号を出力する内挿回路とを有するスケール装置において、上記検出ヘッドの移動経路上に複数分散して配置されたスケールに対して、上記分散スケールの存在しない場所で不要なパルス信号を出力することなく、１のスケール端部の目盛と他の１のスケール端部の目盛が切れ目無く接合するかのように電気的に目盛を連結し、複数の上記分散スケールをあたかも連続した一本のスケールのように電気的に処理ようにするために、上記分散スケールのみを検出する分散スケール検出手段を設けたことを特徴とするスケール装置。
【請求項２】 請求項１記載のスケール装置において、上記分散スケール検出手段は、入力信号の所定信号レベルを検出する信号レベル検出手段を有し、上記内挿回路に対して、上記所定信号レベルに対して信号レベルが低下したとき入力信号から検出した上記目盛と上記検出ヘッドの相対位置を表す位相情報を一時的に保持させると共に、上記パルス信号の出力を停止させ、動作可能となる信号レベルに達したときの位相情報と上記一時的に保持した位置情報とを比較させ、その位相変位に比例したパルス信号を出力させるようにしたことを特徴とするスケール装置。
【請求項３】 請求項１または２記載のスケール装置において、上記スケールの目盛がＮ極とＳ極を交互に配置した磁石であることを特徴とするスケール装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スケール装置に関するもので、工作機械、自動倉庫、エレベータや無人搬送車の精密な位置決め及び液面や機械位置のストローク検出に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】［スケールシステムの概要］従来のスケール装置の構造を図９に示す。インクリメンタルスケールシステムとしてのスケール装置９０は、基本的にスケール９６と、スケールヘッド９１と、ディテクター９４で構成される。さらに、後述するようにディテクター９４の出力部において、カウンタ９５を設けることにより、変位をカウント値で計数できる。
【０００３】図９ａは、スケール９６とスケールヘッド９１の構造を示す。スケール９６は、磁石媒体に一定間隔でＮ極とＳ極を交互に着磁したものであり、着磁面の空間に正弦波状の磁束密度分布を発生する。図９において、λが目盛の１波長を表す。λを大きくするほど磁束の広がりが大きくなり、スケールヘッド９１の検出距離を大きく設定することができる。図９におけるスケール９６の場合、λは２０ｍｍ、検出距離は３〜１２ｍｍである。このため、スケール９６とスケールヘッド９１は、完全に非接触で使用できる。
【０００４】スケールヘッド９１は、２組の磁気センサー（Ａ，Ｂ）９２と調整回路９３で構成されている。磁気センサー（Ａ，Ｂ）９２は、スケール９６上の磁束密度を電圧信号に変換する。各磁気センサー（Ａ，Ｂ）９２は、出力信号の位相差が９０°( λ／４) になるよう配置してある。調整回路９３は、各磁気センサー（Ａ，Ｂ）９２のゲインをそろえオフセット電圧をゼロにする。また、電気的に位相の微調整を行い、正確に９０°の位相差にあわせる。このようにしてスケールヘッド９１は、スケール９６との位置に対応したサインとコサインの関数で表される２相の電圧信号を出力する。
【０００５】ディテクター９４は、図１０ａに示すサインとコサインの２相電圧信号を入力して、電気的な細分化を施し、図１０ｂ，ｃに示す２相パルス信号に変換する装置である。
【０００６】図１０ａに示す２相パルス信号は、Ａ相とＢ相の2 つの位相差を持つ信号からなる。Ａ相とＢ相の位相差は、スケールヘッド９１の移動方向に応じて９０°または−９０°になる。また、各信号のそれぞれの立ち上がりと立ち下がりの両エッジでパルス数の分解能を定義する。
【０００７】スケール９６の目盛の細分化を内挿と呼び、細分化の分解能を内挿数と呼ぶ。ディテクター９４は、必要な内挿数に設定された内挿回路で構成される。ディテクター９４からの出力パルスを可逆カウンタ９５に接続することで、スケールヘッド９１の移動距離をスケール９６の目盛より高分解能で測定できる。
【０００８】［内挿回路の概要］図９において、スケールヘッド９１がスケール９６上を移動するときのＡ相出力電圧ＶａとＢ相出力電圧Ｖｂは、次式で表される。
【０００９】
【数１】Ｖａ＝Ａｃｏｓθ【００１０】
【数２】Ｖｂ＝Ａｓｉｎθただし、【００１１】
【数３】θ＝２πｘ／λ，Ａ＝振幅定数ｘ＝スケールヘッドの位置λ＝スケール目盛の１波長【００１２】ＶａとＶｂの合成ベクトルは、スケールヘッド９１の移動に応じて図９ｂに示す円の軌跡を描く。図９ａにおいてスケールヘッド９１が左から右に移動すると、図９ｂの矢印で示す合成ベクトルは、反時計方向に回転する。円の半径は出力電圧の大きさ「Ａ」を表し、検出距離が小さいほど大きくなる。また、位相「θ」は、ＶａとＶｂの比率が保たれていれば出力電圧の大きさ「Ａ」に影響されない。
【００１３】内挿回路は、図１０ａに示す入力信号ＶａとＶｂから逆に位相θを検出し、次にθの変化に対応して図１０ｂまたは図１０ｃに示す２相パルス信号を出力する。この位相θを検出する手段には各種方式があるが、上述したディテクター９４は、位相変調方式を採用している。通信技術で用いる位相変調方式とは厳密な点で異なるが、類似した技術である。位相変調は、次のように行う。
【００１４】先ず、内挿回路内でキャリヤ信号、ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔ、ただし、ω= ２πＦｃｒｙ、Ｆｃｒｙ＝キャリヤ周波数、を生成する。
【００１５】次に、三角関数の加法定理を用いて入力信号Ｖａ＝ｃｏｓθ，Ｖｂ＝ｓｉｎθ（Ａ＝１とした）との間で次の演算を行う。
【００１６】
【数４】ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）
【００１７】数４式の演算結果が位相変調信号（ｓｉｎ（ωｔ−θ））である。即ち、スケールヘッド９１の位置がキャリヤ信号と位相変調信号との位相差（時間差）に変換できたことになる。また、スケール９６とスケールヘッド９１間の相対位置に対して位相θの値は、λの周期で同じ値を示すが、λの波長内では一義的な値が定まる。
【００１８】内挿回路は、位相変調信号の位相θを内挿数で決まる所定の分解能で検出する。内挿数をＮとすると、位相の分解能は、２π／Ｎである。
【００１９】最後に内挿回路は、位相θの変化量に比例した２相パルス信号を出力する。スケールヘッド９１の変位ΔＸに対する２相パルス信号のパルス数Ｐｘは、以下の数５式となる。
【００２０】
【数５】Ｐｘ＝ＮΔＸ／λ【００２１】ただし、パルス数は、２相パルス信号のＡ，Ｂ各相の立ち上がりと立ち下がりの両エッジを数える。また、変位の方向に応じてＡ，Ｂ相の位相差が反転する。
【００２２】［内挿回路の動作原理（従来型）］図１１は、従来の位相変調方式内挿回路の構成を示すブロック図である。上述した位相変調方式内挿回路の具体的動作原理を図１１を用いて説明する。なお、内挿数は、Ｎ＝１６と仮定する。
【００２３】［キャリヤ信号の生成］２相のキャリヤ信号（ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ）は、クロック周波数Ｆｃｌｋを分周回路（ＤＩＶ）１０４で分周したデジタル信号である。内挿数Ｎ、キャリヤ周波数Ｆｃｒｙ、クロック周波数Ｆｃｌｋの関係は次の数６式のように設定する。
【００２４】
【数６】Ｎ＝Ｆｃｌｋ／Ｆｃｒｙ【００２５】数６式が示すように、図１１に示す位相変調方式内挿回路は、キャリヤ周波数とクロック周波数の比率だけで任意の内挿数を設定できる。
【００２６】［位相変調信号の生成］数４式の演算は、乗算回路（１）（ＭＵＬ１）１０２，乗算回路（２）（ＭＵＬ２）１０３と減算回路（１）（ＳＵＢ１）１０５で行う。乗算回路１０２，１０３は、アナログ信号（Ａ入力）とデジタル信号（Ｂ入力）の掛け算を行う。前者は、スケールヘッド９１から端子１００，１０１を介した入力信号であり、後者は、キャリヤ信号である。具体的には、入力信号をキャリヤ信号の周期で交互に極性反転する（１と−１を交互に掛けることに相当する）スイッチング回路で構成している。デジタル信号（矩形波）との掛け算により高調波が発生するので、ローパスフィルター（ＬＰＦ）１０６を通して基本波成分のみ取り出し、位相変調信号（ｓｉｎ（ωｔ−θ））を得る。位相変調信号は、ゼロクロスコンパレータ（ＣＯＭＰ）１０７とフリップフロップ（ＦＦ）１０８により、クロックＣＬＫに同期したデジタル信号に変換する。フリップフロップ（ＦＦ）１０８の出力信号の立ち上がり点が、位相変調信号における位相比較の基準点（サンプリング点）である。
【００２７】［位相検出］キャリヤ信号は位相変調信号を生成するためだけに使用し、位相比較をするための基準信号には、別に用意したＮ進カウンタ（ＣＮＴ）１０９を使用する。Ｎ進カウンタは、クロック信号ＣＬＫに同期してカウントアップし、計数値は０からＮ−１の値を取る。また、計数値は、数６式の関係からキャリヤ信号と同じ周期で循環する。即ち、Ｎ進カウンタの計数値は、図１２ａに示すように、１／Ｎの分解能でキャリヤ信号の位相を表している。その一方で、レジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０は、位相変調信号のサンプリング毎に、Ｎ進カウンタの計数値をラッチする。従って、レジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０が保持する計数値（Ｄ’）は、位相変調信号の位相θに比例した値を示す。
【００２８】［位相変位の検出］レジスタ（２）（ＲＥＧ２）１１１は、レジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０の前回の値を保持する。このため、レジスタ（１）とレジスタ（２）の差を演算することで、位相θの変化Δθに対応する差分データΔＤ’が求まる。差の演算は、減算回路（２）（ＳＵＢ２）１１２で行う。図１２を参照しながら動作を検証してみよう。
【００２９】先ず、図１２ａに示すＡ点で、図１２ｄに示すようにレジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０は、Ｎ進カウンタの計数値４をセットする。次のサンプリングでレジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０は、Ｂ点の計数値２をセットする。この時点で図１２ｆに示す減算回路（２）（ＳＵＢ２）１１２による差の演算値ΔＤ’は、−２となる。
【００３０】前回のサンプリングから位相の変化がなかったと仮定すると、次のサンプリング点は、Ａ’点である。従って、これに対して−２カウント位相変調信号の位相が進んだという判断になり、図から読みとれる値と演算結果が一致する。
【００３１】更に位相が進み、図１２ａに示すＣ点でサンプリングを行い、図１２ｄに示すレジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０は１３を、図１２ｅに示すレジスタ（２）（ＲＥＧ２）１１１は２をセットする。また、このときの図１２ｆに示す減算値ΔＤ’は、１１となる。前回のサンプリングを仮定する点がＢ’点であるから、図１２ｂに示すように、Ｃ点との間の時間的な差は、−５カウントである。この場合、期待値が−５であるの対して演算値が１１となり不整合が生じた。これは、図を見て判断できるように、Ｎ進カウンタの桁上がりを含めて演算したのが原因である。また、このケースとは逆に、位相変調信号の位相が遅れる場合でも、同様の問題が生じる。
【００３２】［差分データの補正］この問題を解決するために、補正回路（ＡＤＪ）１１３を設け、次のように補正する。図１３に補正回路（ＡＤＪ）１１３のフローチャートを示す。
【００３３】位相変化Δθが、数７式の範囲にあることを前提にすると、差分データΔＤ’が、数８式の範囲なら、ステップＳ１からステップＳ３へ進み、さらにステップＳ５で入力値を出力値とするので、補正は必要ない。
【００３４】
【数７】−π≦△θ＜π【００３５】
【数８】−Ｎ／２≦△Ｄ’＜Ｎ／２【００３６】差分データΔＤ’が数８式の範囲を超える場合は、Ｎ進カウンタの桁上がりが原因なので、ステップＳ１からステップＳ２へ進み入力値に−Ｎのオフセットを加算して出力値とするか、またはステップＳ１からステップＳ３へ進み、さらにステップＳ４で入力値にＮのオフセットを加算して出力値とする。以上のことをまとめると、図１３に示すアルゴリズムになる。
【００３７】この結果、補正後の差分データΔＤは、数９式の範囲に収まる。
【００３８】
【数９】−Ｎ／２≦△Ｄ＜Ｎ／２【００３９】レジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０が更新する値は、位相θが２πの整数倍だけ離れた位置でも同じになる。例えば、図１２ａのＣ点を通り過ぎてＣ’点でサンプリングする遅れ位相（図１２ｃの破線）の場合がこれに当たる。Ｃ’点の場合、前回のサンプリングを仮定するＢ’点からの時間的な差（ΔＤ’）は、１１である。この値は、位相変化Δθに換算すると数７式の範囲を超えている。しかし、レジスタ（１）（ＲＥＧ１）１１０とレジスタ（２）（ＲＥＧ２）１１１はＣ点の場合と同じ値を保持しているため、Ｃ点とＣ’点の区別は付かない。従って、補正回路は、Ｃ’点に対してＣ点と同じ補正結果を返す。この結果、本来の位相変化に比較して、２πの誤差（位置変位に換算するとλの誤差）が生じる。図１２ｇに補正回路（ＡＤＪ）１１３の出力を示す。
【００４０】［２相パルス信号の生成］補正後の差分データΔＤは、並列直列変換回路（Ｐ／Ｓ）１１４で２相パルス信号に変換する。並列直列変換回路の具体例を図１４に示す。
【００４１】微分回路（ＤＩＦ）１４３において端子（ＬＤ）１４１に入力されるフリップフロップ１０８の出力信号から立ち上がり微分信号を生成し、アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４に差分データΔＤをＬＯＡＤ端子にロードする。ΔＤ＝０の場合は、ゼロ検出回路（ＺＥＲＯ）１４５が１を出力し、アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４は停止したままである。ΔＤ≠０の場合は、ΔＤの符号をアップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４の最上位ビット（ＭＳＢ）から判別して、アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４がアップまたはダウンカウントを開始する。ΔＤの値だけカウントした後、アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４の値がゼロになり、カウントを停止する。アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４の動作と同期して、ステートマシン（ＳＭ）１４７も動作の開始と停止を実行する。ステートマシン（ＳＭ）１４７は、図１５に示す１５０〜１５３の４つの状態を持ち、アップダウンカウンタ（ＣＮＴ）１４４に同期して２相パルス信号を出力する。図１２ｈ，１２ｉに並列直列変換回路（Ｐ／Ｓ）１１４の出力を示す。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】［従来の内挿回路の問題点］上述した通常のスケールシステムの用途では、スケール９６とスケールヘッド９１の検出距離はなるべく大きく取れることが望ましい。従って、微少な信号レベルに対応するため、位相検出回路のコンパレータ１０７は、高感度に設計してある。ところが、スケール分散配置の用途では、スケール９６からスケールヘッド９１が離れるため、この高感度コンパレータ１０７が動作不安定の原因となる。
【００４３】即ち、コンパレータ１０７は、ノイズレベルにまで低下した位相変調信号に対して位相検出を試みる。この結果、図１１の内挿回路は無意味な位相データを検出し、不要な２相パルス信号を出力してしまう。再度信号レベルが上昇し、内挿回路の動作が確実になった場合でも、誤差を累積しているため、元の状態には復元できないという不都合があった。
【００４４】［スケール分散配置技術］
［定点位置決めへの応用］立体自動倉庫を例に、スケール装置を用いた位置決め技術の問題点と課題を検討してみよう。図１６は、スタッカークレーン式立体自動倉庫の例である。駆動装置１６３を用いてスタッカークレーン１６０が横方向に移動し、荷台１６５を昇降して物品１６６をラック１６７に収納する。ハッチングで示してあるのが横用スケール１６１および縦用スケール１６２である。スタッカークレーン１６０の横方向と荷台１６５の上下方向を制御装置１６４で制御して物品１６６の移載位置を位置決めする。図９に示したスケール装置９０の採用によって、リミットスイッチとドグを使用した従来の方式と比較して格段に位置決め精度が向上する。また、機械的摩耗による破損と経年変化の問題もなくなりメンテナンスが不要になる。しかしながら、図１６に示すようにラック１６７の全長にわたって横用スケール１６１および縦用スケール１６２を敷設する必要があり、コストの問題が生じるという不都合があった。
【００４５】［スケール分散配置の考え方］スケールのコストを抑える手段として、位置決めの必要な範囲だけスケールを配置する方法が考えられる。例えば、棚が縦横とも２ｍピッチで４×８個配置されていると仮定する。また、荷台の位置決め範囲が幅で１００ｍｍ必要と仮定する。この場合、従来の方法では縦用が約６．１ｍ（２ｍ×（４−１）＋０．１）、横用が約１４．１ｍ（２ｍ×（８−１）＋０．１）の各スケールを用意する必要がある。ところが前述の考え方を適用すれば、有効長１００ｍｍのスケールを２ｍピッチで４×８個配置するだけですみ、スケールの総延長を大幅に短縮できる。実際の位置に対して計数値も大幅に短縮されるが、この問題は換算を行うことで容易に解決できる。即ち、制御装置側では、縦用約４００ｍｍ、横用約８００ｍｍの連続した各スケール上に１００ｍｍピッチで位置決め点が存在するようにプログラムする。このように、スケールを分散して配置する方式は、定点位置決め箇所が多数存在する用途で効果を発揮する。
【００４６】［従来技術を用いたスケール分散配置の問題点］しかし、従来のディテクター９４を用いた場合、スケール９６の途切れたところで動作が不安定になり、再現性のある位置制御は不可能である。通常のスケール装置の使い方は、スケール９６からスケールヘッド９１が離れることを想定していない。このためディテクター９４は、スケールヘッド９１からの信号が極端に低下したとき動作が不安定になる。
【００４７】この問題を解決するために、次の方法を考察してみよう。インクリメンタルスケールシステムでは位置の初期値を決めるために原点設定を行うが、これを分散した各スケール毎に実施することを考える。具体的には、スケールの近くに原点磁石を設け、スケールヘッド９１側に配置した原点検出スイッチ（磁気近接スイッチ）の信号で毎回カウンタの初期化を行う。この方法は従来から多く用いられているが、次に述べる問題がある。
【００４８】第１に、ディテクター９４の出力パルスと原点検出スイッチの信号は非同期であり、移動速度によって原点位置がずれる。
【００４９】第２に、原点磁石と原点検出スイッチの検出距離が変動すると原点位置がずれる。
【００５０】第３に、毎回原点設定が必要になり、制御装置側の処理が煩雑になる。特に、両方向から位置決めを行う場合は、原点磁石がスケール９６の両端に２個必要になる。このため、位置決め方向に対応して原点設定値を選択的に２種類持つ必要がある。
【００５１】第４に、原点磁石と原点検出スイッチが別途必要となり、コストと配置スペースが増大する。
【００５２】以上のことから、多くの問題が残り、完全な方法とは言えない。前述した考え方、つまり、スケールを分散して配置する方法を完璧に実現するためには、ディテクターの不安定動作を解決し、不連続なスケールを連続的なスケールとして扱えるような技術が必要である。
【００５３】［スケール分散配置技術の必要性］複数の常に決まった点で位置決めを行う用途（定点位置決め）は、立体自動倉庫の例に限らず、多数存在する。例えば、軌道台車の位置決め、コンベア上を移動するパレットの位置決め、エレベータの昇降口の位置決めなどである。
【００５４】そこで、本発明は、これらの用途・目的に対して効果的な解決方法を提供するために、スケールの分散配置を可能にするとともに、不要な２相パルス信号を出力することがなく検出精度を向上させるスケール装置を提案することを課題とする。
【００５５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため本発明のスケール装置は、所定の周期で周囲の環境に対して識別可能な目盛を形成したスケールと、その目盛を読み取り目盛の周期で正弦波状の２相電圧信号を出力する検出ヘッドと、２相の電圧信号を入力して目盛の周期に対して電気的細分化を施しパルス信号を出力する内挿回路とを有するスケール装置において、検出ヘッドの移動経路上に複数分散して配置されたスケールに対して、分散スケールの存在しない場所で不要なパルス信号を出力することなく、１のスケール端部の目盛と他の１のスケール端部の目盛が切れ目無く接合するかのように電気的に目盛を連結し、複数の分散スケールをあたかも連続した一本のスケールのように電気的に処理するようにするために、分散スケールのみを検出する分散スケール検出手段を設けたものである。
【００５６】この発明のスケール装置によれば、以下の作用をする。分散スケール検出手段は、スケールの存在しないところで、内挿回路における累積誤差となる不要な出力パルスを出さないように作用する。また、分散スケール検出手段は、内挿回路に対して、不連続に配置されているスケールをあたかも1 本の連続したスケールであるかのように、スケールの端ともう一方のスケールの端が電気的に連結するように処理させる。
【００５７】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態のスケール装置の構成および動作を詳述する。
【００５８】［概略説明］図１は、本実施の形態のスケール装置の概略構成および動作を示す図である。本実施の形態のスケール装置の新機能を回路技術的な側面と利用技術の面から簡単に説明するとそれぞれ次のようになる。
【００５９】第１に、スケール目盛連結機能である。これは、図１Ａに示すように、被計測面８上で物理的に離れている分散スケール６（Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ：有効目盛長、検出波長λの整数倍）の目盛を分散スケール検出手段４により電気的に連結し、分割されたスケール６を、図１Ｂに示す、検出されるスケール７（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋Ｌｎ）のように、連続した1 本のスケールとして認識する技術である。
【００６０】また第２に、スケール分散配置技術である。即ち、スケール６を分割可能にして必要な範囲だけ配置できる技術である。例えば、２ｍ毎に５カ所位置決めポイントがあり、それぞれのポイントで幅１００ｍｍの計測範囲が必要と仮定する。従来ならば、約８．１ｍ（２ｍ×（５−１）＋０．１）のスケール長が必要であるが、この機能を使うと長さ１００ｍｍのスケールを２ｍ毎に５カ所配置するだけでよい。このように、スケール分散配置技術は、複数箇所の定点位置決めに効果を発揮する。スケールとスケールヘッドが非接触・分離型である特徴を生かした使い方と言える。
【００６１】なお、図１Ａにおけるヘッド２は図９ａのスケールヘッド９１に対応し、ディテクターを構成する内挿回路３はディテクター９４に対応し、カウンタ５はカウンタ９５に対応する。本実施の形態のスケール装置の新機能を理解する上で、内挿回路３の基礎知識は不可欠である。このため、従来技術の図１１において詳しく解説した内挿回路の構成および動作を適宜参照されたい。
【００６２】［スケール分散配置技術に必要な機能］スケール分散配置技術に必要な機能を以下にまとめた。まず、スケールとスケールヘッドについては以下の第１〜第３の機能が必要である。第１に、スケールとスケールヘッドは完全に分離できる構造であること。第２に、スケールとスケールヘッドは実用上ある程度以上の検出距離が必要である。第３に、スケールヘッドはスケールの存在しないところを通過するので、スケールの目盛は周辺の環境に対して識別容易な媒体であること。
【００６３】次に、ディテクター（内挿回路）については以下の第１〜第２の機能が必要である。第１に、スケールの存在しないところで不要な（累積誤差となる）出力パルスを出さないこと。第２に、不連続に配置されているスケールをあたかも1 本の連続したスケールであるかのように取り扱えること。即ち、スケールの端ともう一方のスケールの端が電気的に連結する機能を持つこと。
【００６４】上記の中で、スケールとスケールヘッドの項目は、すでに図９で述べた従来の磁気スケールとスケールヘッドが必要機能を満たしている。ディテクターの機能に関しては、従来の内挿回路に対して後述する分散スケール検出手段を付加することにより対処可能とした。具体的内容は、以下に詳しく述べる。
【００６５】［スケール目盛連結機能に対応した内挿回路］
［信号レベル検出機能］以下、本実施の形態の分散スケール検出手段４を内挿回路３における信号レベル検出機能として構成した場合について説明する。
【００６６】図２は、本実施の形態の内挿回路および分散スケール検出手段の構成を示すブロック図である。図２は、図１１の内挿回路に対応する。図２の内挿回路３において、分散スケール検出手段４が付加された以外は、図１１の構成と同様である。
【００６７】分散配置されたスケール６が存在しない箇所でディテクターを構成する内挿回路３が誤動作しないようにするためには、信号レベル検出機能が必要である。図２において破線で示した部分が従来の内挿回路に追加したものであり、分散スケール検出手段４を構成する信号レベル検出回路である。
【００６８】まず、この分散スケール検出手段４を構成する信号レベル検出回路の接続関係を説明する。コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力端子はダイオード（Ｄ１）１８のアノードに接続され、ダイオード（Ｄ１）１８のカソードは抵抗器（Ｒ２）１９の一端と接続され、抵抗器（Ｒ２）１９の他端はコンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の非反転入力端子（＋）に接続される。また、抵抗器（Ｒ２）１９の他端は抵抗器（Ｒ１）２０の一端と接続され、抵抗器（Ｒ１）２０の他端はアースに接続される。
【００６９】これにより、抵抗器（Ｒ１）２０、抵抗器（Ｒ２）１９、ダイオード（Ｄ１）１８は、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７にしきい値電圧とヒステリシスを与える。ダイオード（Ｄ１）の効果により、しきい値電圧は、０〔Ｖ〕とＶｔｈ〔Ｖ〕とに設定される。即ち、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力がハイレベル（Ｈ）の場合、ダイオード（Ｄ１）１８は順方向にバイアスされ、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力電圧を抵抗器（Ｒ１）２０と抵抗器（Ｒ２）１９で分圧してＶｔｈ〔Ｖ〕を発生する。また、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力がローレベル（Ｌ）の場合、ダイオード（Ｄ１）１８は逆方向にバイアスされ、抵抗器（Ｒ１）２０と抵抗器（Ｒ２）１９の中点は、ゼロボルトになる。しきい値Ｖｔｈ〔Ｖ〕は、信号レベルの低下を判定する値であり、この値以下の信号レベルで位相検出の機能を停止する。しきい値０Ｖは、位相検出の基準点（サンプリング点）を定める。
【００７０】図３は、位相変調信号（ｓｉｎ（ωｔ−θ））とコンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の動作波形を示す。図３ａおよび図３ｂに示す実線は、信号レベル低下時の動作波形を示している。また、参考のために図３ａおよび図３ｃに通常動作時の波形を破線で示した。図３ｂに示すコンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力波形において、矢印の立ち上がり点は、位相検出のサンプリング点である。コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７のしきい値が０〔Ｖ〕であるため、信号レベルが低下してもサンプリング点が変動することはない。図３ａに示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ〔Ｖ〕より低下すると、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７の出力はハイレベル（Ｈ）を保ったままになる。従って、信号レベルが低下している間、図３ｂにおけるａ点に示す付近の区間ではレジスタ（１）（ＲＥＧ１）２３は更新されない。図３ａに示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ〔Ｖ〕を越えると、内挿回路は通常の動作を再開する。
【００７１】要するに、通常内挿回路は位相変調信号の周期で毎回サンプリングを行っているが、図３ａに示す信号レベルが低下している間だけサンプリングを中断すると言うことである。また、コンパレータ（ＣＯＭＰ）１７以降の回路は、サンプリングに同期して信号の処理をするため、サンプリングが実行されない限り動作を停止している。
【００７２】［スケール目盛連結の詳細］
［スケール目盛の連結］スケール目盛の連結とは、スケールの端ともう一方のスケールの端が連続した目盛波長λの延長上にあるかのように内挿回路３が機能することである。これは、前述した信号レベル検出機能によって実現できる。即ち、スケールから離れたときサンプリング（位相検出）を一時保留にし、次のスケールに進入したときにサンプリングを再開することによって、スケール目盛の連結が完了する。
【００７３】この問題に関しては、スケール端部の加工法、配置方法や、スケール端部におけるスケールヘッド出力信号の乱れを考慮する必要がある。この点をふまえて、以下に個々の例を示しながら詳しく説明する。
【００７４】［スケール上でスケールヘッドが一旦離れる場合］第１に、スケールヘッドがスケールから一旦離れ再び復帰する場合の動作を図４を使用して説明する。図４ｂは、スケールヘッドが移動する経路を示す。図９で示したスケールヘッド検出面の中央部がたどる経路である。図４ａで示す粗い斜線で示す範囲は、信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以下になる領域である。図４ｄは、スケールヘッド出力信号のベクトル軌跡である。Ａ相用磁気センサーが図４ｃで示すＮ極磁気目盛の中央部、Ｂ相用磁気センサーが図４ｂにおけるａ点で示す目盛の境界部になる点を始点とした。また、各図で相対する点には、同じ記号を使用した。
【００７５】先ず、図４ｂにおける実線で示すスケールヘッドの経路を説明する。ａ点からｂ点までの変位（計測方向の変位を指し、検出距離方向（スケールから離隔する方向）の変位は含まない、以下同様）は、５λ／８であり、通常の動作範囲である。内挿回路３は、数５式により５Ｎ／８個の２相パルス信号を変位に応じて順次出力する。図４ａで示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以下になるｂ点でサンプリングを保留し、ｂ点の位相データをレジスタ（１）（ＲＥＧ１）２３に保持する。ｂ−ｃ−ｄの区間ではλ／４移動しているが、図４ａで示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以下になるため、サンプリングを保留しているので、２相パルス信号は出力しない。図４ａで示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以上になるｄ点でサンプリングを再開し、ｂ−ｃ−ｄの区間で図４ｄの実線で示す位相変位＋θ１を得る。内挿回路３は、目盛波長λ内では位相の絶対値を検出できるので、スケールから一旦スケールヘッドが離れたとしても位相θを正しく再現できる。＋θ１はλ／４の変位を示すので、この点でＮ／４個の２相パルス信号を瞬時に（内挿回路３のクロックＣＬＫ周期で）出力する。続いて、ｄ点からｅ点まで５λ／８変位し、５Ｎ／８個の２相パルス信号を変位に応じて順次出力する。ａ点からｅ点までの総変位は３λ／２である。また、２相パルス信号のパルス総数は３Ｎ／２となり、変位とパルス数の関連が一致する。
【００７６】次に、図４ｂにおける破線で示したスケールヘッドの経路を説明する。ａ点からｂ点までは、実線の経路と同じ動作である。ｂ−ｃ−ｆの区間では５λ／８移動しているが、図４ａで示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以下になるため、サンプリングを保留しているので、２相パルス信号は出力しない。この区間の移動距離に相当する位相変位は、図４ｄの破線で示す＋θ２であるが、内挿回路３は、ｂ点とｆ点の位相変位を−θ２’( ＋θ２−２π) であると判断する。
【００７７】これは、上述した図１１に示した補正回路（ＡＤＪ）１１３，図２に示した補正回路（ＡＤＪ）２６の問題と同じである。即ち、図１２ａのＣ点とＣ’点の関係は、図２ｄにおける−θ２’と＋θ２の関係に一致する。内挿回路３は、図４ａで示す信号レベルがしきい値Ｖｔｈ以上になるｆ点でサンプリングを再開するとき、ｂ点から＋θ２の経路をたどったのか、または−θ２’の経路をたどったのか判別できない。つまり、図４ｄで示すｂ点とｆ点で示す位相の値だけを問題にし、この値を元に位相変位を演算する。この場合、補正回路（ＡＤＪ）２６は、数７式の前提条件に合致する−θ２’を出力する。図４ｄで示すようなベクトル軌跡上で２点間の位相変位を考えるとき、補正回路（ＡＤＪ）２６が判定するのは、常に中心角が小さい方である。
【００７８】この結果、内挿回路３は、ｆ点で図４ｄで示す＋θ２−２π＝−θ２’の位相差に相当する５Ｎ／８−Ｎ＝−３Ｎ／８個（−符号はＡ相とＢ相が逆位相であることを表す）の２相パルス信号を瞬時に出力する。続いて、ｆ点からｇ点までλ／４変位し、Ｎ／４個の２相パルス信号を変位に応じて順次出力する。結局、ａ点からｇ点までのパルス総数はＮ（５／８−３／８＋１／４）＝Ｎ／２となり、変位とパルス数の関連が不一致になる。上記で示した実線の経路と比較すると、パルス数の差は、Ｎ／２−３Ｎ／２＝−Ｎである。
【００７９】破線の経路で２相パルス信号の出力数に誤差が生じたのは、スケールヘッドが離れている間の変位が数７式の条件を超えたためである。言い換えれば、スケールヘッドが離れている間の位相変位（移動距離）が数７式の条件を超えない限り、位相情報が正しくに再現され、誤差が生じることはない。また、このときの誤差は、図１３に示す補正アルゴリズムにより必ずＮまたは−Ｎのパルス数（λまたは−λの変位に相当）になる。
【００８０】［スケール目盛連結（対向する目盛の極性が逆の場合）］第２に、分割されたスケールの間をスケールヘッドが移動する場合の対向する目盛の極性が逆の場合の動作を図５を用いて説明する。図５ｃに示すように、２つのスケールは、対向する磁極が逆極性になるように目盛の配列を決めてある。その他の条件は、上述した図４に関する記述と同じである。
【００８１】図４に示したようにスケールヘッドが垂直方向に移動してスケールから離れる場合と、図５に示すように水平方向に移動してスケールから離れる場合とでは、空間的な経路は異なるものの、スケールヘッド出力信号の振る舞いは類似している。即ち、どちらも信号レベルが徐々に小さくなることでサンプリングを停止することに変わりはない。言い換えれば、図４で示した動作解析を図５のケースに適用することで理解を容易にできる。そこで、図５ｃに示すスケール１の端とスケール２の端を連結した、図５ｆに示す仮想の連結スケールを定義し、これと図４を対比しながら動作説明をする。
【００８２】スケール１とスケール２を通過するスケールヘッド出力信号の図５ｈに示すベクトル軌跡は、図５ｄに示す磁束密度分布から次のようになる。先ず、図５ｂに示すスケールヘッドの移動経路におけるｂ点付近の図５ｈに示すベクトル図は、Ａ，Ｂ相共にマイナス電圧の状態からＡ相からＢ相の順でゼロに向かうので、図５ｈにおけるｂ点を通過する。次に、ｃ点付近の図５ｈに示すベクトル図は、Ａ，Ｂ相共にゼロからＡ相からＢ相の順で徐々にプラス電圧に向かうので、図５ｈにおけるｃ点を通過する。このようにして、図５ｈに示す実線のベクトル軌跡を得る。図形が乱れているのは、目盛が途切れることによる、磁束密度分布の乱れが原因である。
【００８３】一方、図５ｆに示す仮想連結スケール上で図５ｅに示す仮想連結スケールヘッドの移動経路が次のようになる場合を考える。即ち、図５ｆに示す仮想連結スケール上でＰ点の手前で検出距離が大きくなり、Ｐ点を過ぎた点で検出距離が近付くと仮定する。このように考えると、スケールヘッド出力信号は、図５ｈに示す濃い破線のベクトル軌跡を描く。
【００８４】図５ｈにおける２つのベクトル軌跡の類似性から判断して、スケールヘッドが図５ｃに示すスケール１とスケール２の間を図５ｂに示すスケールヘッドの移動経路上でａ−ｂ−ｃ−ｄの経路で移動する問題は、図５ｅに示す仮想連結スケール上の移動経路上でａ’−ｂ’−ｃ’−ｄ’の経路で移動する問題に置き換えることができる。即ち、後者が正しく動作することを説明できれば、前者の問題は、解決したことになる。
【００８５】ところで、後者の問題は、図４で扱った問題と同じである。このため、内挿回路３は誤差を生じないで図５ｈに示すｂ’点とｃ’点の位相変位を正しく認識できる。従って、前者の問題は、連続したスケール上でスケールが一旦離れた場合と同様に機能し、スケールの連結が正しく行われたことになる。
【００８６】内挿回路３は、あくまでも目盛波長の１周期を１／Ｎに分割するのであって、目盛波長の実際の長さを問題としない。ただし、目盛波長の長さが、前提としている波長からずれた場合は、２相パルス信号の出力間隔が不均一になる。図５ｆに示す仮想連結スケールのＰ点（連結部）付近では、見かけの目盛波長が図５ｄに示す磁束密度分布の乱れによって変化するであろうが、目盛そのものが消失したり増えたりはしない。つまり、内挿回路３は、Ｐ点付近の目盛に対しても１波長当たり必ずＮ個の２相パルス信号を出力する。例えば、図５ｅにおけるａ’点とｄ’点の間の目盛波長は図５ｆにおける３λ／２に相当するので、この区間の出力パルス数は、３Ｎ／２となる。このように、内挿回路３が出力する２相パルス信号は、図５ｆに示す仮想連結スケールのＰ点付近（実際にはスケールの端の部分）では出力間隔が不均一になるが、スケールの目盛に対するパルス数では再現性が確保できている。
【００８７】［スケール目盛連結（対向する目盛の加工精度が不正確な場合）］第３に、対向する目盛の加工精度が不正確な場合の動作を図６を用いて説明する。図６は、図５のケースと同じであるが、スケールの端を目盛ピッチに対して不正確に加工した場合を想定している。その他の条件は、図４に関する記述と同じである。
【００８８】図６ｃに示すようにスケール１の端部とスケール２の端部を目盛ピッチより短く加工したスケールについて、同様に図６ｅに示す仮想の連結スケールを考える。この場合、図６ｅに示すように、連結部分の目盛波長が短縮された形になる。しかし、内挿回路３は、この短縮された目盛に対しても１波長当たりＮ個の２相パルス信号を出力するので、２つのスケール間の連結は問題なく達成される。
【００８９】このように、スケール端部の加工精度がスケールピッチに対して不正確であってもスケール間の連結は正しく機能する。ただし、2 相パルス信号の出力パルス間隔は、上述した図５の場合より不均一になる。
【００９０】［スケール目盛連結（対向する目盛の極性が同じ場合）］第４に、２つのスケールの対向する目盛が同極性で連結する場合について図７を用いて考察する。その他の条件は、図４に関する記述と同じである。
【００９１】図７ｂに示すスケールヘッドの移動経路におけるａ点からｂ点までの経路の図７ｃに示すスケールの磁極は、図５ｂにおけるａ点からｂ点までの経路の図５ｃに示すスケールの磁極に対して目盛が逆極性である。このため、図７ｈにおけるａ点からｂ点までのベクトル軌跡は、図５ｈにおけるａ点からｂ点までのベクトル軌跡に対してπだけ位相がずれる。このようにして、図７ｈに示すベクトル軌跡を得る。
【００９２】スケールヘッドがスケール２へ進入するときに検出する図７ｄに示す磁束密度分布のＰ点は、スケール１の磁束密度分布Ｑ点と同じ傾向を示す。即ち、Ｐ点でサンプリングを再開したときに検出する位相は、Ｑ点に相当する値になる。図７ｆで示す仮想の連結スケールを考えれば、スケール１とスケール２の両端の目盛がオーバーラップした形で連結されることになる。また、スケール１の端とスケール２の端で磁束密度分布の合成を考えれば、図７ｇに示す合成した磁束密度分布のようになる。従って、図７ｂに示すスケールヘッドの移動経路ａ−ｂ−ｃ−ｄは、図７ｅで示す仮想連結スケール上の移動経路ａ’−ｂ’−ｃ’−ｄ’に置き換えることができる。このため、内挿回路３は、図７ｈに示すように位相が戻る方向に位相変位を判定し、ｃ点で逆方向の２相パルス信号を出力する。この結果、図７ｂにおけるａ点からｄ点までの出力パルス総数は、図５のケースと比較して、目盛のオーバーラップ分と等しいＮ／２個だけ少なくなる。
【００９３】このようにスケールの端と端の目盛が同極性であっても、目盛の連結は正しく行われる。つまり、スケール連結時におけるパルス数の再現性が確保されている。ただし、連結部で瞬間的に逆方向の２相パルス信号を発生する。また、逆極性の目盛で連結する場合に比べて、Ｎ／２個だけパルス数が少なくなる。
【００９４】［スケール目盛連結（スケールの存在しない箇所で外乱磁界がある場合）］第５に、スケールの存在しない箇所で外乱磁界がある場合について、図８を用いて説明する。スケールヘッドの移動する経路には、磁気を発生するもの、例えばモーターや電力ケーブルなど、を近付けてはならない。測定精度に影響を与えたり、測定値にふらつきが生じたりするだけでなく、スケールの目盛に恒久的なダメージを与えかねないからである。しかしながら、これらのことを考慮して周囲環境に注意を払ったとしても意図しないところで不要な磁界が発生している場合がある。即ち、強磁性体の残留磁化による不要磁界である。鉄板などの強磁性体に電気溶接をしたり、マグネットスタンドを接触させたりすることで部分的に磁石が形成される現象である。
【００９５】以上のことを想定して、スケールヘッドの移動経路に外乱磁界がある場合を検討する。図８ｃに示すように、スケール１とスケール２の間に配置した外乱磁石は、外乱磁界を想定したものである。また、スケール１とスケール２の連結方法は図５と同じである。
【００９６】スケール１とスケール２の連結方法が同じであるため、図８ｈに示すベクトル軌跡において、ａ点からｂ点までとｅ点からｆ点までの軌跡は、図５ｈにおけるａ点からｂ点までとｃ点からｄ点までの軌跡と同じである。また、図８ｃの外乱磁石によって図８ｈにｃ点からｄ点のベクトル軌跡が追加されている。その他の条件は、図５に関する記述と同じである。
【００９７】図８ｂにおいてｃ点に向けて図８ｃの外乱磁石に進入するときの状況は、スケール２のｅ点に向かうときと同じである。このため、図８ｈにおけるｃ点付近のベクトル軌跡はｅ点におけるものと類似する。また、図８ｃの外乱磁石から抜け出る図８ｂにおけるｄ点付近は、図８ｂにおけるｂ点付近と類似である。従って、図８ｈにおけるｄ点付近は、図８ｈにおけるｂ点付近と類似であって位相のみがπだけ異なる。このようにして、外乱磁石を通り過ぎるときのベクトル軌跡は、図８ｈに示すようにループを描く。
【００９８】図８ｃにおけるスケール１の端と外乱磁石は、逆極性間の目盛連結と同じ状況である。このため、この部分は、図５と同様に目盛の端と外乱磁石の端を連結できる。また、外乱磁石とスケール２の端の部分は、図７における同極性間の目盛連結と同じ状況である。このため、外乱磁石とスケール２の端の目盛は、図７と同様にオーバーラップして連結できる。この状況を図８ｄに示す磁束密度分布上で考えると、図８ｄのＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓの各点は、図８ｆの合成した磁束密度分布に示すように合成できる。これらの状況は、図５と図７で解説したとおり正しく連結が機能する。このように、外乱磁石を目盛の一部として考え次々と連結を行い、最終的に外乱磁石が存在しなかったのと同様にスケールの連結が完了する。即ち、図８ｃにおけるｂ点から直接ｅ点に連結したのと同じ結果が得られる。以上のように、スケールヘッド移動経路の途中に外乱磁界がある場合でも最終的にその存在が無視される形でスケールの連結が行われる。外乱磁界はその途中経路にいくつあってもかまわず、また、Ｎ極でもＳ極の外乱磁界であってもかまわない。ただし、Ｎ極とＳ極の外乱磁界がスケールの目盛と区別付かないように分布した場合は、その波長λ分に相当する誤差が生じる。
【００９９】本実施の形態のスケール装置は、所定の周期で周囲の環境に対して識別可能な目盛を形成したスケール６と、その目盛を読み取り目盛の周期で正弦波状の２相電圧信号を出力する検出ヘッド２と、２相の電圧信号を入力して目盛の周期に対して電気的細分化を施しパルス信号を出力する内挿回路３とを有するスケール装置１において、検出ヘッド２の移動経路上に複数分散して配置されたスケール６に対して、分散スケール６の存在しない場所で不要なパルス信号を出力することなく、１のスケール端部の目盛と他の１のスケール端部の目盛が切れ目無く接合するかのように電気的に目盛を連結し、複数の分散スケール６をあたかも連続した一本のスケールのように電気的に処理するようにするために、分散スケール６のみを検出する分散スケール検出手段４を設けたので、不要な２相パルス信号を出力することがなく検出精度を向上させることができ、特に、定点位置決め箇所が多数存在する位置決め検出においてスケールを分散配置して検出精度を向上させることができる。
【０１００】また、本実施の形態のスケール装置は、上述において、分散スケール検出手段４は、入力信号の所定信号レベルを検出する信号レベル検出手段を有し、内挿回路３に対して、所定信号レベルに対して信号レベルが低下したとき入力信号から検出した目盛と検出ヘッド２の相対位置を表す位相情報を一時的に保持させると共に、パルス信号の出力を停止させ、動作可能となる信号レベルに達したときの位相情報と一時的に保持した位置情報とを比較させ、その位相変位に比例したパルス信号を出力させるようにしたので、信号レベルがしきい値より低下すると、信号レベルが低下している間だけサンプリングを中断し、サンプリングが実行されない限り動作を停止して、信号レベルがしきい値を越えると、所定周期で毎回サンプリングを行って動作を再開することにより、信号レベルを検出することにより分散スケールを検出することができる。
【０１０１】また、本実施の形態のスケール装置は、上述において、スケール６の目盛がＮ極とＳ極を交互に配置した磁石であるので、分散されたスケールが、たとえ同じ極が対向したりまたは外乱磁界があっても、分散されたスケール目盛を端部で連結して分散スケールを検出することができる。
【０１０２】
【発明の効果】本発明のスケール装置は、所定の周期で周囲の環境に対して識別可能な目盛を形成したスケールと、その目盛を読み取り上記目盛の周期で正弦波状の２相電圧信号を出力する検出ヘッドと、２相の電圧信号を入力して上記目盛の周期に対して電気的細分化を施しパルス信号を出力する内挿回路とを有するスケール装置において、上記検出ヘッドの移動経路上に複数分散して配置されたスケールに対して、上記分散スケールの存在しない場所で不要なパルス信号を出力することなく、１のスケール端部の目盛と他の１のスケール端部の目盛が切れ目無く接合するかのように電気的に目盛を連結し、複数の上記分散スケールをあたかも連続した一本のスケールのように電気的に処理するようにするために、上記分散スケールのみを検出する分散スケール検出手段を設けたので、不要な２相パルス信号を出力することがなく検出精度を向上させることができ、特に、定点位置決め箇所が多数存在する位置決め検出においてスケールを分散配置して検出精度を向上させることができるという効果を奏する。
【０１０３】また、本発明のスケール装置は、上述において、上記分散スケール検出手段は、入力信号の所定信号レベルを検出する信号レベル検出手段を有し、上記内挿回路に対して、上記所定信号レベルに対して信号レベルが低下したとき入力信号から検出した上記目盛と上記検出ヘッドの相対位置を表す位相情報を一時的に保持させると共に、上記パルス信号の出力を停止させ、動作可能となる信号レベルに達したときの位相情報と上記一時的に保持した位置情報とを比較させ、その位相変位に比例したパルス信号を出力させるようにしたので、信号レベルがしきい値より低下すると、信号レベルが低下している間だけサンプリングを中断し、サンプリングが実行されない限り動作を停止して、信号レベルがしきい値を越えると、所定周期で毎回サンプリングを行って動作を再開することにより、信号レベルを検出することにより分散スケールを検出することができるという効果を奏する。
【０１０４】また、本発明のスケール装置は、上述において、上記スケールの目盛がＮ極とＳ極を交互に配置した磁石であるので、分散されたスケールが、たとえ同じ極が対向したりまたは外乱磁界があっても、分散されたスケール目盛を端部で連結して分散スケールを検出することができるという効果を奏する。
【出願人】 【識別番号】０００１３７３４０
【氏名又は名称】株式会社マコメ研究所
【出願日】 平成１１年７月１２日（１９９９．７．１２）
【代理人】 【識別番号】１０００８０８８３
【弁理士】
【氏名又は名称】松隈 秀盛
【公開番号】 特開２００１−２１３８０（Ｐ２００１−２１３８０Ａ）
【公開日】 平成１３年１月２６日（２００１．１．２６）
【出願番号】 特願平１１−１９７８１８