(57)【要約】【課題】専用のセンサを設けることなく、磁気センサアレイと磁気部材とのギャップ量を検出することが可能な磁気式リニアスケールを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る磁気式リニアスケール１は、複数の磁気センサ２１Ｋが配列された磁気センサアレイと、磁気センサアレイに対して、複数の磁気センサ２１Ｋの配列方向Ｘに相対移動する一対の磁気部材１１Ｎ，１１Ｓと、複数の磁気センサ２１Ｋの出力に基づいて、磁気センサアレイにおいて一対の磁気部材１１Ｎ，１１Ｓからの磁束密度が配列方向Ｘに垂直な平面内でゼロとなるゼロクロス位置を検出するゼロクロス位置検出部２７と、複数の磁気センサ２１Ｋの出力に基づいて、磁気センサアレイと磁気部材１１Ｎ，１１Ｓとのギャップ量を検出するギャップ検出部２８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気センサが配列された磁気センサアレイと、
前記磁気センサアレイに対して、前記複数の磁気センサの配列方向に相対移動する一対の磁気部材と、
前記複数の磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサアレイにおいて前記一対の磁気部材からの磁束密度が前記配列方向に垂直な平面内でゼロとなるゼロクロス位置を検出するゼロクロス位置検出部と、
前記複数の磁気センサの出力に基づいて、前記磁気センサアレイと前記一対の磁気部材とのギャップ量を検出するギャップ検出部と、
を備える、磁気式リニアスケール。
【請求項２】
前記ギャップ検出部は、前記ゼロクロス位置に対して前記配列方向の少なくとも一方向側で、前記複数の磁気センサのうちの磁束密度が最大となる磁気センサの出力に基づいて、前記ギャップ量を検出する、請求項１に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項３】
前記ギャップ検出部は、前記ゼロクロス位置に対して前記配列方向の少なくとも一方向側で、前記複数の磁気センサのうちの、前記ゼロクロス位置から前記一対の磁気部材の磁極間距離の１／３〜２／３離間した磁気センサの出力に基づいて、前記ギャップ量を検出する、請求項１に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項４】
前記ゼロクロス位置検出部は、前記複数の磁気センサをスキップ走査することにより前記ゼロクロス位置を検出し、
前記ギャップ検出部は、前記ゼロクロス位置に対して前記配列方向の両側で、前記複数の磁気センサのうちの磁束密度が最大となる磁気センサの出力に基づいて、前記ギャップ量を検出する、
請求項１に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項５】
前記スキップ走査のスキップ量は、前記一対の磁気部材の磁極間距離の１／２〜４／３である、請求項４に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項６】
前記複数の磁気センサから、前記ギャップ量を検出する磁気センサを選択する選択部を更に備える、請求項１に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項７】
前記選択部は、前記複数の磁気センサのうちの２以上の磁気センサを選択し、
前記選択部によって選択された２以上の磁気センサ間の距離と、前記ギャップ検出部によって検出されたギャップ量とに基づいて、前記磁気センサアレイに対する前記一対の磁気部材の相対移動軌道の傾きを検出する傾き検出部を更に備える、
請求項６に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項８】
前記選択部によって選択される２以上の磁気センサは、前記磁気センサアレイの両端部に位置する磁気センサである、請求項７に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項９】
前記選択部によって選択される磁気センサは、前記磁気センサアレイの中央に位置する磁気センサである、請求項６に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項１０】
前記磁気センサアレイに対する前記一対の磁気部材の相対移動軌道は、曲線形状であり、
前記一対の磁気部材が前記相対移動軌道上に固定され、
前記選択部は、前記複数の磁気センサのうちの、前記一対の磁気部材に対向する磁気センサを選択する、
請求項６に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項１１】
前記磁気センサアレイに対する前記一対の磁気部材の相対移動軌道は、曲線形状であり、
前記一対の磁気部材が前記相対移動軌道上に固定され、
前記選択部は、前記複数の磁気センサのうちの、前記一対の磁気部材に最も近い磁気センサを選択する、
請求項６に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項１２】
前記磁気センサアレイにおける、前記複数の磁気センサの個々の標準ギャップ値を記憶するギャップ値記憶部を備え、
前記ギャップ検出部は、前記標準ギャップ値に基づいて前記ギャップ量を検出する、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の磁気式リニアスケール。
【請求項１３】
前記ギャップ量に基づいて、特定の位置であることを判断する特定位置判断部を備える、請求項１に記載の磁気式リニアスケール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気式リニアスケールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアスケールとして、電磁誘導式のリニアスケール及び磁気式のリニアスケールがある。特許文献１及び２には電磁誘導式リニアスケールが開示されており、特許文献３には磁気式リニアスケールが開示されている。特許文献３に記載の磁気式リニアスケールは、１次側センサ（磁気センサ）アレイと、１次側センサアレイに対して１次側センサの配列方向（Ｘ軸方向）に相対移動する２次側磁極（磁気部材）とを備え、１次側センサアレイと２次側磁極とのＸ軸方向の相対位置を検出する。
【０００３】
この種の磁気式リニアスケールでは、１次側センサアレイと２次側磁極とのギャップが変動すると、１次側センサアレイと２次側磁極とのＸ軸方向の相対位置を正しく検出できないことがある。この点に関し、特許文献２には、１次側センサアレイ（コイルアレイ）のＸ軸方向の両端近傍に、ギャップ量を検出するための専用の磁気センサを追加することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２２９４号公報
【特許文献２】特許第４９２４８２５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載のように、ギャップ量検出のための専用のセンサを追加してしまうと、部品点数が増えてしまい、その結果、コストの増加、センサ設置面積の増加等が生じてしまう。また、１次側センサアレイ（コイルアレイ）のＸ軸方向の両端近傍という検出位置の制限がある。
【０００６】
そこで、本発明は、専用のセンサを設けることなく、磁気センサアレイと磁気部材とのギャップ量を検出することが可能な磁気式リニアスケールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気式リニアスケールは、複数の磁気センサが配列された磁気センサアレイと、磁気センサアレイに対して、複数の磁気センサの配列方向に相対移動する一対の磁気部材と、複数の磁気センサの出力に基づいて、磁気センサアレイにおいて一対の磁気部材からの磁束密度が磁気センサの配列方向に垂直な平面内でゼロとなるゼロクロス位置を検出するゼロクロス位置検出部と、複数の磁気センサの出力に基づいて、磁気センサアレイと一対の磁気部材とのギャップ量を検出するギャップ検出部とを備える。
【０００８】
この磁気式リニアスケールによれば、ゼロクロス位置検出のための磁気センサを用いてギャップ量を検出するので、換言すれば、ゼロクロス位置検出のための磁気センサとギャップ量検出のための磁気センサとを兼用するので、部品点数を削減することができ、その結果、コストの削減、センサ設置面積の削減（小型化）、及び、故障発生率の低下を達成することができる。
【０００９】
上記したギャップ検出部は、ゼロクロス位置に対して磁気センサの配列方向の少なくとも一方向側で、複数の磁気センサのうちの磁気センサの配列方向に垂直な平面内で磁束密度が最大となる磁気センサの出力に基づいて、ギャップ量を検出してもよい。これによれば、ゼロクロス位置の検出と同時にギャップ量を検出することができる。
【００１０】
また、上記したギャップ検出部は、ゼロクロス位置に対して磁気センサの配列方向の少なくとも一方向側で、複数の磁気センサのうちの、ゼロクロス位置から一対の磁気部材の磁極間距離の１／３〜２／３離間した磁気センサの出力に基づいて、ギャップ量を検出してもよい。一対の磁気部材の磁極間距離とは、一方の磁気部材の磁束密度が最大となる位置から他方の磁気部材の磁束密度が最大となる位置までの距離である。これによれば、ゼロクロス位置の検出と同時にギャップ量を検出することができる。
【００１１】
また、上記したゼロクロス位置検出部は、複数の磁気センサをスキップ走査することによりゼロクロス位置を検出してもよく、ギャップ検出部は、ゼロクロス位置に対して磁気センサの配列方向の両側で、複数の磁気センサのうちの磁束密度が最大となる磁気センサの出力に基づいて、ギャップ量を検出してもよい。これによれば、厳密なゼロクロス位置の検出が不要な場合に、スキップ走査だけでもギャップ量を検出することができる。
【００１２】
また、上記したスキップ走査のスキップ量は、一対の磁気部材の磁極間距離の１／２〜４／３であってもよい。
【００１３】
また、上記した磁気式リニアスケールは、複数の磁気センサから、ギャップ量を検出する磁気センサを選択する選択部を更に備える形態であてもよい。これによれば、磁気センサアレイ上の任意の位置にある磁気センサでギャップ量を検出することができる。
【００１４】
また、上記した選択部は、複数の磁気センサのうちの２以上の磁気センサを選択してもよく、上記した磁気式リニアスケールは、選択部によって選択された２以上の磁気センサ間の距離と、ギャップ検出部によって検出されたギャップ量とに基づいて、磁気センサアレイに対する一対の磁気部材の相対移動軌道の傾きを検出する傾き検出部を更に備える形態であってもよい。これによれば、磁気センサアレイに対する一対の磁気部材の相対移動軌道の傾き（ずれ）を検出することができる。
【００１５】
また、上記した選択部によって選択される２以上の磁気センサは、磁気センサアレイの両端部に位置する磁気センサであってもよい。これによれば、磁気センサアレイに対する一対の磁気部材の相対移動軌道の傾き（ずれ）を検出することができる。
【００１６】
また、上記した選択部によって選択される磁気センサは、磁気センサアレイの中央に位置する磁気センサであってもよい。これによれば、例えば、磁気センサアレイに対する一対の磁気部材の相対移動軌道が曲線形状であり、この曲線形状の相対移動軌道上に一対の磁気部材が固定され、一対の磁気部材に対して直線形状の磁気センサアレイが移動する場合に好適である。なぜなら、直線形状の磁気センサアレイにおける磁気センサすべてが曲線形状の相対移動軌道上を通過するようにすることは不可能であり、一般に、直線形状の磁気センサアレイの中央が曲線形状の相対移動軌道上を通過するように、換言すれば、一対の磁気部材を通過するように設計されることが多いからである。
【００１７】
また、上記した磁気センサアレイに対する一対の磁気部材の相対移動軌道は、曲線形状であり、一対の磁気部材が相対移動軌道上に固定され、選択部は、複数の磁気センサのうちの、一対の磁気部材に対向する磁気センサを選択してもよい、或いは、選択部は、複数の磁気センサのうちの、一対の磁気部材に最も近い磁気センサを選択してもよい。これによれば、直線形状の磁気センサアレイの中央以外が曲線形状の相対移動軌道上を通過するように、換言すれば、一対の磁気部材を通過するように設計される場合に好適である。
【００１８】
また、上記した磁気式リニアスケールは、磁気センサアレイにおける、複数の磁気センサの個々の標準ギャップ値を記憶するギャップ値記憶部を更に備え、ギャップ検出部は、標準ギャップ値に基づいてギャップ量を検出する形態であってもよい。
【００１９】
また、上記した磁気式リニアスケールは、ギャップ量に基づいて、特定の位置であることを判断する特定位置判断部を更に備える形態であってもよい。これによれば、一対の磁気部材を磁気マークとし、一対の磁気部材に対して磁気センサアレイが相対移動する場合に、磁気センサアレイと磁気マークとのギャップ量に特定位置情報（ある区間や曲線の開始位置、終了位置、特別な意味を持つ位置等）を持たせることができる。特定位置情報専用の磁気マークやバーコード等を別途設置できない場合に有効である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気式リニアスケールにおいて、専用のセンサを設けることなく、磁気センサアレイと磁気部材とのギャップ量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の磁気式リニアスケールの原理を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の磁気式リニアスケールの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の磁気式リニアスケールの原理を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の磁気式リニアスケールの動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例に係る磁気式リニアスケールを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
（第１の実施形態）
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図であり、図２は、本発明の第１の実施形態の磁気式リニアスケールの原理を示す図である。図１に示すように、磁気式リニアスケール１は、ドグ１０とリニアスケール２０とを備える。本実施形態では、ドグ１０が固定され、リニアスケール２０がＸ方向に移動する形態を例示する。なお、図１及び図２に示すＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向がリニアスケール２０の長手方向、換言すれば、後述するリニアスケール２０における６５個のホール素子（磁気センサ）２１Ｋの配列方向であり、Ｙ方向がリニアスケール２０の短手方向であり、Ｚ方向がドグ１０とリニアスケール２０との対向方向である。
【００２４】
ドグ１０は、図２に示すように、一対の永久磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓとバックヨーク１２とを有する。磁石１１Ｎ，１１Ｓは、互いに異なる磁極、すなわちＮ極及びＳ極を有し、Ｘ方向に隣接する。磁石１１Ｎ，１１Ｓにおけるリニアスケール２０と反対側の背面にはバックヨーク１２が取り付けられている。バックヨーク１２は、磁石１１Ｎ，１１Ｓの背面及び側面を多い、例えば取り付けブラケットを用いて固定される。また、バックヨーク１２は、外部磁界を遮断する。本実施形態では、磁石１１Ｎ，１１ＳそれぞれのＸ方向の長さは２５ｍｍであり、磁石１１Ｎ，１１Ｓの磁極間距離は約３０ｍｍである。この磁石１１Ｎ，１１Ｓに対向する位置を含むＸ方向の直線形状の軌道に沿って、リニアスケール２０が移動する。
【００２５】
リニアスケール２０は、図１に示すように、６５個のホール素子（磁気センサ）２１ＫがＸ方向に配列されたホール素子アレイ（磁気センサアレイ）と、６５個のスイッチ２２Ｋと、８個のＯＰアンプ２３Ｌと、ＡＤコンバータ２４と、メモリ２５と、制御部２６とを有する。Ｋは１〜６５の任意の整数であり、図１において左から順にホール素子２１１〜２１６５及びスイッチ２２１〜２２６５とする。また、Ｌは１〜８の任意の整数であり、図１において左から順にＯＰアンプ２３１〜２３８とする。
【００２６】
ホール素子２１Ｋは、Ｘ方向に直線形状に一列に配列されており、磁石１１Ｎ，１１ＳからのＺ方向の磁束（図２参照）に応じて出力端子に電圧を発生する。本実施形態では、左から３３番目であってＸ方向の中央のホール素子２１３３の出力をセンサ値＝０位置とし、その左側のホール素子２１３２〜２１１の出力をセンサ値＝−側とし、その右側のホール素子２１３４〜２１６５の出力をセンサ値＝＋側とする。また、本実施形態では、ホール素子２１Ｋの配置間隔は５．１２ｍｍである。ホール素子２１Ｋの出力端子は、スイッチ２２Ｋをそれぞれ介して、対応のＯＰアンプ２３Ｌにそれぞれ接続されている。
【００２７】
スイッチ２２Ｋは、それぞれ、制御部２６からの指令に応じてオン状態又はオフ状態となることにより、ＯＰアンプ２３Ｌに接続するホール素子２１Ｋを切り換える。
【００２８】
ＯＰアンプ２３Ｌは、ホール素子２１Ｋからの電圧を増幅すると共に、積分フィルタ等によりこの電圧中の高周波成分を除去する。ＯＰアンプ２３Ｌの出力端子は、ＡＤコンバータ２４に接続されている。
【００２９】
ＡＤコンバータ２４は、ＯＰアンプ２３Ｌから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換し、制御部２６へ供給する。
【００３０】
メモリ２５は、所定の診断位置において、磁石１１Ｎ，１１Ｓとホール素子２１Ｋとのギャップ量が標準ギャップ値であるときに、ホール素子２１Ｋで検出される磁束密度を予め計測しておき、この計測した磁束密度を標準ギャップ値と関連付けて記憶するギャップ値記憶部として機能する。より具体的には、メモリ２５は、所定の診断位置において、標準ギャップ値であるときに、ホール素子２１Ｋの出力を予め計測しておき、この計測したホール素子２１Ｋの出力を標準ギャップ値と関連付けて記憶する。メモリ２５は、記憶した標準ギャップ値に関するデータを制御部２６へ供給する。
【００３１】
なお、メモリ２５は、ホール素子２１Ｋそれぞれについて、その出力と標準ギャップ値との関連データを記憶してもよい。また、メモリ２５は、磁石１１Ｎ，１１Ｓとホール素子２１Ｋとの複数の所定のギャップ値に対して、ホール素子２１Ｋの出力を予め計測しておき、これらの計測したホール素子２１Ｋの出力を対応の所定のギャップ値と関連付けたテーブルとして記憶していてもよい。
【００３２】
制御部２６は、ゼロクロス位置検出部２７及びギャップ検出部２８として機能する。
【００３３】
ゼロクロス位置検出部２７は、ホール素子２１Ｋの出力に基づいて、ホール素子アレイにおいて、磁石１１Ｎ，１１Ｓからの磁束密度がＸ方向に垂直な平面内でゼロとなるゼロクロス位置を検出する。本実施形態では、図２に示すように、ゼロクロス位置検出部２７は、４個ごとにホール素子２１Ｋの出力をスキップ走査し、ゼロクロス位置が存在する概略的なゾーンを検出する。また、ゼロクロス位置検出部２７は、検出したゾーン内のホール素子２１Ｋの出力に基づいて、正確なゼロクロス位置を検出する。具体的には、ゼロクロス位置検出部２７は、ホール素子２１Ｋの出力が閾値以下となる位置を、上記したゾーン及びゼロクロス位置として検出する。或いは、ゼロクロス位置検出部２７は、極性が異なる出力値を有する２つのホール素子２１Ｋの出力、すなわち、ゼロクロス位置に対してＸ方向の両側の２つのホール素子２１Ｋの出力と、これらのホール素子２１Ｋの間隔とから、一次補間を用いてゼロクロス位置を検出してもよい。
【００３４】
４個ごとにホール素子２１Ｋの出力をスキップ走査する場合、スキップ走査のスキップ量は２０．４８ｍｍである。換言すれば、スキップ走査のスキップ量は、磁石１１Ｎ，１１Ｓの磁極間距離約３０ｍｍの１／２〜４／３倍である約１５ｍｍ〜約４０ｍｍである。これにより、以下に説明するギャップ量の検出をスキップ走査だけでも行うことが可能となる。
【００３５】
ギャップ検出部２８は、ホール素子２１Ｋの出力とメモリ２５に記憶した標準ギャップ値に関するデータとに基づいて、磁石１１Ｎ，１１Ｓとホール素子アレイとのギャップ量を検出する。本実施形態では、ギャップ検出部２８は、ゼロクロス位置検出部２７によってスキップ走査して予め定めたギャップ診断位置付近でゼロクロス位置の概略的なゾーンを検出したときに、ギャップ量の検出を行う。
【００３６】
具体的には、ギャップ検出部２８は、ゼロクロス位置に対してＸ方向の両側の２つのホール素子２１Ｋの出力であって、ゼロクロス位置から、磁石１１Ｎ，１１Ｓの磁極間距離約３０ｍｍの１／２〜４／３倍である約１５ｍｍ〜約４０ｍｍ離間したホール素子２１Ｋの出力に基づいて、ギャップ量を検出する。これにより、磁束密度が最大である位置にあるホール素子２１Ｋの出力に基づいて、ギャップ量の検出を行うことが可能となる。
【００３７】
例えば、図２に示すように、左から１１番目のホール素子２１１１上にゼロクロス位置が存在するときをギャップ診断位置とする場合、ギャップ検出部２８は、その両側の９番目及び１３番目のホール素子２１９，２１１３の出力に基づいて、ギャップ量を検出する。４個ごとにホール素子２１Ｋの出力をスキップ走査する場合、９番目のホール素子２１９においてＮ極の磁束密度が最大付近となり、１３番目のホール素子２１１３においてＳ極の磁束密度が最大付近となる。また、ホール素子２１９，２１１３が、ゼロクロス位置から、磁石の磁極間距離約３０ｍｍの１／３〜２／３倍である約１０ｍｍ〜約２０ｍｍ離間したホール素子となる。
【００３８】
なお、本実施形態では、ギャップ検出部２８が、ゼロクロス位置に対してＸ方向の両側の２つのホール素子２１Ｋの出力に基づいてギャップ量の検出を行う形態を例示したが、ギャップ検出部２８は、ゼロクロス位置に対してＸ方向の何れか一方向側の１つのホール素子２１Ｋの出力に基づいて（例えば、図２では、ホール素子２１９，２１１３の何れか一方の出力に基づいて）、ギャップ量の検出を行ってもよい。また、本実施形態では、スキップ走査の場合を例示したが、本発明の特徴は、スキップ走査をしない場合にも適用可能である。このようにスキップ走査をしない場合、又は、スキップ走査でない場合、磁束密度が最大である位置にあるホール素子２１Ｋの出力に基づいて（例えば、図２では、８番目のホール素子２１８においてＮ極の磁束密度が最大付近となり、１３番目のホール素子２１１３においてＳ極の磁束密度が最大付近となる。）、ギャップ量の検出を行ってもよい。
【００３９】
次に、第１の実施形態の磁気式リニアスケール１の動作を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る磁気式リニアスケール１の動作を示すフローチャートである。
【００４０】
図３に示すように、まず、ゼロクロス位置検出部２７によって、ホール素子２１Ｋの出力に基づいて、ホール素子アレイにおいて、磁石１１Ｎ，１１Ｓからの磁束密度がＸ方向に垂直な平面内でゼロとなるゼロクロス位置を検出する処理を行い（ステップＳ１）、このゼロクロス位置検出処理をスキップ走査しながら繰り返す（ステップＳ２）。
【００４１】
ゼロクロス位置検出部２７によって、予め定めたギャップ診断位置、例えばホール素子２１１１付近でゼロクロス位置を検出した場合（ステップＳ２）、ギャップ検出部２８によって、ホール素子２１９，２１１３の出力とメモリ２５に記憶した標準ギャップ値に関するデータとに基づいて、磁石１１Ｎ，１１Ｓとホール素子アレイとのギャップ量を検出する処理を行い（ステップＳ３）、ギャップ量が許容範囲内である場合には（ステップＳ４）、通常処理として検出したゼロクロス位置を出力する（ステップＳ５）。一方、ギャップ量が許容範囲外である場合には（ステップＳ４）、検出エラー処理として検出したギャップ量を出力する（ステップＳ６）。
【００４２】
以上説明したように、第１の実施形態の磁気式リニアスケール１によれば、ゼロクロス位置検出のためのホール素子（磁気センサ）２１Ｋを用いてギャップ量を検出するので、換言すれば、ゼロクロス位置検出のためのホール素子（磁気センサ）２１Ｋとギャップ量検出のためのホール素子（磁気センサ）２１Ｋとを兼用するので、部品点数を削減することができ、その結果、コストの削減、センサ設置面積の削減（小型化）、及び、故障発生率の低下を達成することができる。
（第２の実施形態）
【００４３】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図であり、図５は、本発明の第２の実施形態の磁気式リニアスケールの原理を説明する図である。図４に示す磁気式リニアスケール１Ａは、磁気式リニアスケール１においてリニアスケール２０に代えてリニアスケール２０Ａを備える構成で第１の実施形態と相違する。また、リニアスケール２０Ａは、リニアスケール２０において制御部２６に代えて制御部２６Ａを備える構成で第１の実施形態と相違する。
【００４４】
制御部２６Ａは、制御部２６において更に選択部２９及び傾き検出部３０として機能する点で第１の実施形態と相違する。
【００４５】
選択部２９は、ギャップ検出部２８によってギャップ量を検出する特定位置、換言すれば、ギャップ量を検出する特定位置に位置するホール素子２１Ｋを選択する。具体的には、図５に示すように、選択部２９は、ホール素子アレイの両端部に位置する２つのホール素子２１１，２１６５を選択する。
【００４６】
傾き検出部３０は、選択部２９によって選択された２つのホール素子２１１，２１６５間の距離と、ギャップ検出部２８によって検出されたギャップ量とに基づいて、ホール素子アレイに対する磁石１１Ｎ，１１Ｓの相対移動軌道の傾きを検出する。
【００４７】
なお、本実施形態では、選択部２９がホール素子アレイの両端部に位置する２つのホール素子２１１，２１６５を選択し、傾き検出部３０がこれらの２つのホール素子２１１，２１６５に基づいて相対移動軌道の傾きを検出する形態を例示したが、選択部２９は、ホール素子アレイにおける任意の２以上のホール素子２１Ｋを選択し、傾き検出部３０は、これらの２以上のホール素子２１Ｋに基づいて相対移動軌道の傾きを検出してもよい。
【００４８】
次に、第２の実施形態の磁気式リニアスケール１Ａの動作を説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る磁気式リニアスケールの動作を示すフローチャートである。
【００４９】
図６に示すように、まず、選択部２９によって、ギャップ量を検出する特定位置、換言すれば、ホール素子アレイの両端部（特定位置）に位置する２つのホール素子２１１，２１６５を選択し（ステップＳ１１）、ゼロクロス位置検出部２７によって、ホール素子アレイの両端部（特定位置）に対応するゾーンにおける中央のホール素子２１３，２１６３付近においてゼロクロス位置を検出する処理を行い（ステップＳ１２）、このゼロクロス位置検出処理をスキップ走査しながら繰り返す（ステップＳ１３）。
【００５０】
ゼロクロス位置検出部２７によってゼロクロス位置を検出した場合（ステップＳ１３）、ギャップ検出部２８によって、ホール素子２１１，２１６５の出力とメモリ２５に記憶した標準ギャップ値に関するデータとに基づいて、磁石１１Ｎ，１１Ｓとホール素子アレイとのギャップ量を検出する処理を行い（ステップＳ１４）、検出したゼロクロス位置及びギャップ量を出力する（ステップＳ１５）。また、傾き検出部３０によって、ホール素子２１１，２１６５間の距離と、検出されたギャップ量とに基づいて、ホール素子アレイに対する磁石１１Ｎ，１１Ｓの相対移動軌道の傾きを検出する。
【００５１】
この第２の実施形態の磁気式リニアスケール１Ａでも、第１の実施形態の磁気式リニアスケール１と同様の利点を得ることができる。
【００５２】
また、第２の実施形態の磁気式リニアスケール１Ａによれば、選択部２９によって、ホール素子アレイ（磁気センサアレイ）上の任意のホール素子（磁気センサ）２１Ｋでギャップ量を検出することができる。また、第２の実施形態の磁気式リニアスケール１Ａによれば、傾き検出部３０によって、ホール素子アレイ（磁気センサアレイ）に対する磁石（一対の磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓの相対移動軌道の傾き（ずれ）を検出することができる。
（第２の実施形態の変形例）
【００５３】
第２の実施形態では、ドグ１０、すなわち磁石１１Ｎ，１１Ｓに対向する位置を含むＸ方向の直線形状の軌道に沿って、リニアスケール２０Ａが移動する形態を例示したが、本発明の特徴は、図７に示すように、ドグ１０、すなわち磁石１１Ｎ，１１Ｓに対向する位置を含むＸＹ平面上の曲線形状の軌道に沿って、リニアスケール２０Ａが移動する形態にも適用可能である。なお、この曲線形状の相対移動軌道上に磁石１１Ｎ，１１Ｓが固定され、磁石１１Ｎ，１１Ｓに対して直線形状のホール素子アレイが移動することとする。
【００５４】
この場合、直線形状のホール素子アレイにおけるホール素子２１Ｋすべてが曲線形状の相対移動軌道上を通過するようにすることは不可能であり、一般に、直線形状のホール素子アレイの中央が曲線形状の相対移動軌道上を通過するように、換言すれば、磁石１１Ｎ，１１Ｓを通過するように設計されることが多い。
【００５５】
これに対し、選択部２９は、ホール素子アレイの中央に位置するホール素子２１３３を選択すればよい。
【００５６】
なお、直線形状のホール素子アレイの中央以外が曲線形状の相対移動軌道上を通過するように、換言すれば、磁石１１Ｎ，１１Ｓを通過するように設計される場合には、選択部２９は、磁石１１Ｎ，１１Ｓに対向するホール素子２１Ｋ、換言すれば、磁石１１Ｎ，１１Ｓに最も近いホール素子２１Ｋを選択すればよい。
（第３の実施形態）
【００５７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る磁気式リニアスケールを示す図である。図８に示す磁気式リニアスケール１Ｂは、磁気式リニアスケール１においてリニアスケール２０に代えてリニアスケール２０Ｂを備える構成で第１の実施形態と相違する。また、リニアスケール２０Ｂは、リニアスケール２０において制御部２６に代えて制御部２６Ｂを備える構成で第１の実施形態と相違する。
【００５８】
制御部２６Ｂは、制御部２６において更に特定位置判断部３１として機能する点で第１の実施形態と相違する。特定位置判断部３１は、ギャップ検出部２８によって検出したギャップ量に基づいて、特定の位置を判断する。
【００５９】
詳説すると、リニアスケール２０Ｂの相対移動軌道上に設置する磁石１１Ｎ，１１Ｓのうちの何れかのギャップ量を異ならせることにより、このギャップ量が異なる磁石１１Ｎ，１１Ｓに磁気マークの機能を持たせ、ギャップ検出部２８及び特定位置判断部３１によってこの磁気マークを特定の位置として認識する。特定の位置としては、ある区間や曲線の開始位置、終了位置、或は、特別な意味を持つ位置などである。なお、１つのリニアスケール２０Ｂの相対移動軌道上に設置する磁石１１Ｎ，１１Ｓのギャップ量の区別としては、実用的には２〜３段階以内であることが好ましい。
【００６０】
この第３の実施形態の磁気式リニアスケール１Ｂによれば、磁石（一対の磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓを磁気マークとして固定し、磁石（一対の磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓに対して直線形状のホール素子アレイ（磁気センサアレイ）が移動する場合に、磁気マークのギャップ量に特定位置情報（ある区間や曲線の開始位置、終了位置、特別な意味を持つ位置等）を持たせることができ、磁気マークやバーコード等を別途設置できない場合に有効である。
【００６１】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、ドグ１０、すなわち一対の磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓが固定され、リニアスケール２０、すなわち６５個のホール素子（６５個の磁気センサ、磁気センサアレイ）２１ＫがＸ方向に移動する形態を例示したが、本発明の特徴は、ドグ１０、すなわち一対の磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓと、リニアスケール２０、すなわち６５個のホール素子（磁気センサ）２１ＫとがＸ方向に相対的に移動する形態に適用可能である。すなわち、本発明の特徴は、リニアスケール２０、すなわち６５個のホール素子（磁気センサ）２１Ｋが固定され、ドグ１０、すなわち一対の磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１ＳがＸ方向に移動する形態にも適用可能である。
【００６２】
また、ホール素子（磁気センサ）２１Ｋの数、ホール素子（磁気センサ）２１Ｋの配置間隔、磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓのサイズ、スキップ走査のスキップ量は、本実施形態に限定されない。その場合でも、ギャップ量検出位置は、ゼロクロス位置から、磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓの磁極間距離の１／３〜２／３倍離間した位置であることが好ましく、また、ゼロクロス位置検出のスキップ走査のスキップ量は、磁石（磁気部材）１１Ｎ，１１Ｓの磁極間距離の１／２〜４／３倍であることが好ましい。これによれば、磁束が最大の位置でギャップ量の検出を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ，１Ｂ…磁気式リニアスケール、１０…ドグ、１１Ｎ，１１Ｓ…磁石（一対の磁気部材）、１２…バックヨーク、２０，２０Ａ，２０Ｂ…リニアスケール、２１Ｋ…ホール素子（磁気センサ）、２２Ｋ…スイッチ、２３Ｌ…ＯＰアンプ、２４…ＡＤコンバータ、２５…メモリ、２６，２６Ａ，２６Ｂ…制御部、２７…ゼロクロス位置検出部、２８…ギャップ検出部、２９…選択部、３０…傾き検出部、３１…特定位置判断部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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