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JP2926677B2 - 測長または測角装置 - Google Patents

測長または測角装置

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JP2926677B2
JP2926677B2 JP7027025A JP2702595A JP2926677B2 JP 2926677 B2 JP2926677 B2 JP 2926677B2 JP 7027025 A JP7027025 A JP 7027025A JP 2702595 A JP2702595 A JP 2702595A JP 2926677 B2 JP2926677 B2 JP 2926677B2
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JP
Japan
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magnetic field
voltage
hall
magnetic
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ギュンター・ネレ
ヴアルター・クラニツキー
ヘルベルト・マウエルベルガー
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Priority claimed from DE19944425416 external-priority patent/DE4425416C2/de
Priority claimed from DE19944427278 external-priority patent/DE4427278C2/de
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複数のリミットスイ
ッチを使用し、目盛板あるいは目盛板のホルダーの少な
くともリミット位置の範囲に磁気的に走査される部材を
取り付けた目盛板とこの目盛板を走査するため目盛板に
対して相対運動する走査装置とを備えた測長または測角
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の位置測定装置は、特に工作機械
において加工すべき加工品に対する工具の相対位置を測
定するため、および位置測定機械において検査物体の位
置や寸法を測定するために使用される。
【０００３】信頼性のため、この測定では工作機械に対
して許容作業範囲をリミットスイッチで制限することが
要請される。リミットスイッチが検知すると、移動して
いるユニットの送りは、隣のユニットと衝突しないよう
に、直ちに止まる。
【０００４】この種のリミットスイッチを組み込む占有
場所や経費を低減するため、および測定装置の多用性を
高めるため、欧州特許第 0 145 844 B1 号明細書によれ
ば、測定装置の目盛板ホルダーの面上にリミットスイッ
チを配置することが既に提案されている。これ等のリミ
ットスイッチは電機的なスイッチカムとして形成されて
いる。
【０００５】更に、測定装置に直接取り付けられている
リミットスイッチは、欧州特許第 0171 383 B1 号明細
書、ドイツ特許第 42 00 616 A1 号明細書、ドイツ特許
第 41 11 873号明細書、およびドイツ特許第 92 09 801
U1 号明細書により知られている。
【０００６】この発明の前提とするドイツ特許第 92 09
801 U1 号明細書には、リミットスイッチが磁気的に走
査可能な制御マークとして使用されている測定装置が既
に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、簡
単な手段により目盛板の限界位置を確実に判別できる測
長あるいは測角装置を提供することにある。
【０００８】上記の課題は、この発明により、冒頭に述
べた種類の測長または測角装置にあって、磁気的に走査
される部材が磁気帯片５．１〜５．８であり、これ等の
磁気帯片５．１〜５．８が面状の二つの磁極Ｎ，Ｓを有
し、磁場が測定方向Ｘに垂直に延びていて、磁気帯片
５．１〜５．８が走査装置２のホール素子７により走査
されることによって解決されている。
【０００９】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づき、この発明の実施例をよ
り詳しく説明する。図１には、測長装置の目盛板１が模
式的に示してある。カプセルにして封止されている測長
装置では、この目盛板１は中空体の中に保護されて装着
され、この中空体は工作機械あるいは測定機械の移動台
に組み込まれている。開放状態で使用する測長装置で
は、目盛板１が機械の一部に直接固定されている。
【００１１】測定時には、目盛板１の上に狭い間隔にあ
る走査装置２が測定方向Ｘに案内されるため、目盛板１
と走査装置２の間の相対位置が分かる。ガラス製の目盛
板１の上に付けた増分目盛３は、周知のように多数の走
査素子４で走査される。目盛板１の両端のところには、
それぞれ一つの磁気帯片５.1,５.2が目盛板１の表面上
に貼り付けてある。磁気帯片５.1, ５.2を走査するた
め、走査装置２の中にホール素子７が設けてある。走査
装置２がこれ等の端部のところ、つまり磁気帯片５.1,
５.2の磁場の領域に到達すると、ホール素子７に信号が
発生し、この信号が機械の駆動部に達し、直ちにこの駆
動部を止める。こうして、磁気帯片５.1, ５.2はホール
素子７と共に、一定の限界を越えることを防止するリミ
ットスイッチを形成する。
【００１２】ホール素子は、ホール効果に基づくもので
磁場に依存する半導体である。ホール素子では、電流を
半導体の薄板に流し、この板に垂直磁場を与えた場合、
薄板の対向する二つの側面でホール電圧を取り出す。ホ
ール電圧は磁場の方向や強さおよび流す電流に応じて変
わる。磁場と電流の作用により電圧が生じるので、発電
機と称される。それ故、ホール素子はホール発電機と
も、ホール効果変換器ないしはホールセンサと言われ
る。ホール素子には、他の磁場センサに比べて、出力信
号が磁場強度にほぼ直線状に依存すること、および磁場
方向が切り換わるとその符号が切り換わると言う利点が
ある。更に、リードスイッチに比べて、ホール素子は機
械的な接点がなく、非常に狭い空間しか必要としないと
言う利点もある。
【００１３】磁気帯片５.1, ５.2の構成を図２に示す。
極性はホール素子７に対向する磁気帯片５.1, ５.2の面
がＳ極あるいはＮ極を有し、裏側の面が反対な極を有す
るように選択される。その結果、発生する磁場は測定方
向Ｘに垂直である。この構成では、リミットスイッチの
確実な機能を保証する長い磁気帯片５.1, ５.2を用意す
ることができる。この種の磁場帯片５.1, ５.2は厚さが
約 1 mm で、長さが数cm である。
【００１４】更に、この種の磁場帯片５.1, ５.2を使用
すると、目盛板１の右と左の端部領域の間を容易に区別
できる。図１から分かるように、Ｎ極の面を有する磁場
帯片５.1が目盛板１の左端に貼り付けてあるので、ホー
ル素子７にはＳ極の面が対向する。目盛板１の右端に
は、Ｓ極の磁場帯片５.2が貼り付けてあるので、ホール
素子７にＮ極が対向する。ホール素子７は周知のように
磁場に敏感なセンサで、このセンサが磁場の方向を識別
するので、右端と左端で異なった信号レベルを出力す
る。
【００１５】この発明は図３のように基準マーク８.1〜
８.4を有する測長装置でも採用できる。増分目盛３に平
行に、等間隔の多数の基準マーク８.1〜８.4を有する基
準マークトラック８が設けてある。これ等の基準マーク
の一つは顧客の要望に応じてそれ自体周知の方法（ドイ
ツ特許第 25 40 412 C3 号明細書) により選択でき、作
動させることができる。この選択のために、任意の基準
マーク８.3に磁場帯片９.1が付属する他のトラック９が
ある。更に、この発明によれば、このトラック９には他
の磁場帯片５.3，５.4が目盛板１の端部領域にある。３
つの磁場帯片５.3，５.4，９.1はホール素子７で走査さ
れ、磁場帯片５.3，５.4，９.1の極性が異なるため、基
準マーク８.3と端部領域との間の区別ができる。例え
ば、ホール素子７には基準マーク８.3でＮ極が、両端で
それぞれＳ極が対向する。
【００１６】ここでも、右と左の端部領域を更に区別す
るため、図４に示すように、磁場帯片１０.1，１０.2を
有する他のトラック１０もある。この他のトラック１０
は他のホール素子１１で走査される。
【００１７】図５ａと図５ｂには、ホール素子７と１１
の信号が示してある。これ等の信号は位置Ｘに依存する
ホール電圧ＵＨとして記入されている。ＵＯは磁場が作
用しないホール電圧ＵＨである。ＵＮはＮ極Ｎと通過し
た時のホール電圧ＵＨであり、ＵＳはＳ極Ｓを通過した
時のホール電圧ＵＨである。図５ａから、基準マーク
８.3でのホール素子７のホール電圧ＵＨ7 は端部領域と
は異なる電圧レベルを有することが分かる。これに反し
て、他のホール素子１１は両端領域でも異なった電圧レ
ベルＵＨ11を有する。磁場帯片５.3，５.4，９.1，１
０.1と１０.2を組み合わせると、４つの異なる領域を区
別する一種の符号が得られる。
【００１８】図４に示すトラック９と１０は幅の広いた
だ一つのホール素子でも走査できる。このホール素子は
左の端部領域で二つの磁場帯片５.3と１０.1の合成磁場
を検出する。基準マーク８.3で二つの磁場帯片９.1と１
０.2の合成磁場を検出し、右の端部領域で磁場帯片５.4
の磁場を検出する。図示していないこのホール素子のホ
ール電圧は、図６に位置Ｘに応じて示してある。
【００１９】基準マークあるいは右の端部位置と左の端
部位置の間を区別する符号化は、異なった幅の広さの磁
場帯片および／または磁化強度の異なる磁場帯片を使用
しても得られる。この異なった強度の磁化を得るには、
磁場帯片をパケット状に順次配置し、同じ向きの極がそ
れぞれ一方の方向を向くと有利でもある。この実施態様
の利点は、同じ磁化強度の磁場帯片のみを使用するだけ
でよく、これ等の磁場帯片を一つのトラックに配置でき
る点にある。図６に示すホール素子７の出力信号は、図
４の磁場帯片１０.1を磁場帯片５.3の上に、また磁場帯
片１０.2を磁場帯片９.1の上に貼り付けた場合にも得ら
れる。
【００２０】更に、図示していないが、一方のトラック
でただ一つの磁場帯片を有する基準マークを選び、他方
のトラックで、図１に示すように、異なった極性の磁場
帯片の端部領域の特徴を設けることもできる。
【００２１】端部領域の異なった位置、および一つまた
はそれ以上の基準マークを区別（符号化）するため、磁
場帯片を２以上のトラックに設けることもできる。基準
マークを備えた増分測定装置では、測定工程ないしは作
業工程を中断した後、直ちに最も近い基準マークを正し
い方向で働かせると有利である。これには、評価装置に
より、走査装置２が一つの基準マークの左または右にあ
るかどうかを判別できる必要がある。このように構成さ
れている測長装置は、既にドイツ特許第 35 26 206 A1
号明細書およびドイツ特許第 92 09 801 U1 号明細書に
より知られている。
【００２２】図７には、この種の測長装置が示してあ
る。この装置では、端部領域に配置された磁場帯片５.5
と５.6に加えて、基準マーク８.5の右の領域を指示する
磁場帯片６が設けてある。目盛板１の左端には、平面状
のＳ極の磁場帯片５.5が貼り付けてあるので、ホール素
子７で走査すると、ホール電圧ＵＨ7 ＝図８のＵＮが生
じる。基準マーク８.5の左側に平面状のＮ極の磁場帯片
６が貼り付けてあるので、Ｓ極がホール素子７に対向す
る。目盛板１の右端部領域では磁場帯片６の表面に他の
磁場帯片５.6が貼り付けてあるので、Ｓ極もホール素子
７に対向する。目盛板１とホール素子７の間に相対運動
があると、ホール素子７から図８のホール電圧ＵＨ7 が
発生する。ホール電圧ＵＨ7 は測定長全体にわたり異な
った４つのレベルＵＮ，ＵＯ，ＵＳ， 2ＵＳを示すの
で、簡単な手段で４つの領域を確実に区別できることが
分かる。
【００２３】磁場帯片５.1〜５.6, ９.1，１０.1，１
０.2および６は、目盛板の一つの溝の中で移動可能で調
節可能に固定することもできる。図９には、カプセルで
気密封止した測長装置にこの発明をどのように使用する
かが示してある。増分目盛３を有する目盛板１はケース
１の内部に固定され、組立足部１５に固定された走査装
置２により走査される。リミットスイッチは再びそれぞ
れ測定領域の端部の磁場帯片５.7と５.8および走査装置
２のホール素子７で構成されている。磁場帯片５.7，
５.8を調節可能に固定するため、ケース１４の外面に磁
場帯片５.7，５.8を入れる溝１６が設けてある。磁場帯
片５.7，５.8はホール素子７に右側でＮ極が、また左側
でＳ極が対向するように配設されている。カプセルで気
密封止された実施例でも、図３，４と７のように、他の
磁場帯片を入れる一つまたはそれ以上の他のトラックを
設けてもよい。これ等の磁場帯片はケースの外面または
内面に貼り付けることもできる。
【００２４】ケースの代わりに、目盛板を他のホルダー
で保持でき、このホルダーを用いて測定すべき物体に固
定できる。その時、磁場帯片をこのホルダーの上にも載
置できる。
【００２５】磁場帯片の周りに金属屑が集まるのを防止
するため、これ等の磁場帯片を主にプラスッチクで取り
囲む。この発明によれば、磁場帯片を走査装置内に、し
かもそれぞれ一つのホール素子を目盛板あるいはホルダ
ーの端部領域に設けることもできる。
【００２６】この発明を増分式あるいは符号化された測
長装置や測角装置で採用できる。その場合、使用例に応
じて動作範囲を制限するため、一つまたはそれ以上の磁
気帯片を使用するとことができる。
【００２７】ホール素子７および／または１１は、ホー
ル素子７の内部欠陥または導線２４，２５，２６，２７
の断線による故障を判別するため、主に監視回路２０に
接続している。ホール素子７，１１の故障が分かれば、
境界位置を往き過ぎることや機械部品の間の衝突を避け
るため、駆動ユニットのモータが直ぐ停止する。監視回
路２０は、ホール素子７，１１の故障あるいは導線の断
線が見つかった時、警報信号しか出力しないようにもで
きる。
【００２８】図１０には、ホール素子７のホール電圧Ｕ
Ｈ7 が導入される回路を示す。この回路は、監視回路２
０，最終位置を識別する回路３０，論理回路４０および
評価ユニット５０で構成されている。
【００２９】監視回路２０は図１１に詳細に示してあ
る。ホール素子７を電源電圧ＵＶ＝ 5Vで使用する。導
線２４，２５で、これ等の導線２４，２５の差電圧とし
てのホール電圧ＵＨ7 が取り出せる。このホール電圧Ｕ
Ｈ7 は通常磁場のない場合大体0 Vである。磁場が一方
方向にあると、ホール電圧ＵＨ7 が上昇する。磁場が反
対方向であると、ホール電圧ＵＨ7 が低下する。市販の
ホール発電機７では、磁場がなくても導線２４，２５の
各々に電源電圧ＵＶの約半分が出力する。導線２４，２
５の電圧Ｕ24, Ｕ25をそれぞれ 0 V電位に対して測定す
ると、ＵＶ＝ 5 Vの時、Ｕ24＝Ｕ25＝ＵＶ/2＝ 2.5 Vで
ある。この電圧は図１４にＵ0 として記入されている。
ホール素子７に図９の左の磁場帯片５.7のＮ極が対向す
ると、ホール電圧ＵＨ7 は約 100 mV 上昇してＵ24＝
2.55 V およびＵ25＝ 2.45 となる。この状態は図１４
の領域 t1 に示してある。ホール素子７に図９の右の磁
場帯片５.8のＳ極が対向すると、それに応じてホール電
圧ＵＨ7 は約− 100 mV 降下してＵ24＝ 2.45 V および
Ｕ25＝ 2.55 となる。この状態は図１４の領域 t2 に示
してある。通常の動作で生じる導線２４，２５の最大電
圧と最小電圧に記号ＵＮとＵＳが付けてある。監視回路
２０は、検出されて電圧Ｕ24，Ｕ25がホール素子７の故
障時と導線の断線時に値ＵＮ以上になるか、値ＵＳ以下
になることを保証する。このため、ホール素子７は二本
の導線２４，２５により監視回路２０に接続している。
その場合、導線２４は高いシリーズ抵抗Ｒ1 を介してバ
イアス電圧ＵＰ1 ＝ 5 Vとなってる。同様に高いシリー
ズ抵抗Ｒ2 を有する他方の導線２５は基準電位ＵＰ2 で
あるグランド電位に接続している。
【００３０】更に、導線２４，２５の各々に一つの比較
器２１，２２が接続している。これ等の比較器の各々は
出力端に反転入力端（−）の電圧が非反転入力端（＋）
の電圧より高い場合、論理二進信号０を出力する。同様
に、反転入力端（−）の電圧が非反転入力端（＋）の電
圧より低い場合、出力信号１が生じる。
【００３１】一方の比較器２１の反転入力端（−）にホ
ール素子７の電圧Ｕ24，およびシリーズ抵抗Ｒ1 を介し
てバイアス電圧ＵＰ1 が入力する。比較電圧Ｕ1 ＝ 2.7
Vが比較器２１の非反転入力端（＋）に入力する。これ
と同じように、他方の比較器２２の反転入力端（−）に
ホール素子７の電圧Ｕ25が入力し、シリーズ抵抗Ｒ2を
介して基準電位ＵＰ2 が接続される。両方の比較器２
１，２２の出力端は一緒に接続され、出力導線２３に同
じように他の抵抗Ｒ3 を介してバイアス電圧ＵＰ1 が出
力する。導線２４が断線すると、監視回路２０により検
出された電圧Ｕ24は約ＵＰ1 ＝ 5 Vに上昇する。この状
態は、図１４の領域 t3 に示してある。この原因は「プ
ルアップ抵抗」とも称されるシリーズ抵抗Ｒ1 の一定バ
イアス電圧ＵＰ1 にある。同様に、ホール素子７の導線
２６が壊れると、電圧Ｕ24は約 5 Vに上昇する。導線２
５あるいは２７が断線すると、監視回路２９により検出
された電圧Ｕ25が約ＵＰ2 ＝ 0 Vに低下する。この状態
は図１４の領域 t4 に示してある。ホール素子７に欠陥
があると、電圧Ｕ24とＵ25はそれぞれ 0 Vと 5V に低下
ないしは上昇する。導線２３の誤動作信号を出力するた
め、電圧Ｕ24，Ｕ25をそれぞれ比較電圧Ｕ1 ，Ｕ2 と比
較する。電圧Ｕ24が比較電圧Ｕ1 以上になると、あるい
は電圧Ｕ25が比較電圧Ｕ2 以下になると、誤動作信号
（二進信号０）が出力される。電圧Ｕ24，Ｕ25が二つの
比較電圧Ｕ1,Ｕ2 で限定される窓内にあると、二進信号
１が出力され、これは正しい動作状態を示す。
【００３２】右あるいは左の端部領域を判別する回路３
０は図１２に示してある。ホール電圧ＵＨ7 が依存する
電圧Ｕ24，Ｕ25は二つの比較器３１，３２により比較電
圧Ｕ3 と比較される。この比較電圧Ｕ3 は、二つの抵抗
Ｒ4 ，Ｒ5 から成る分圧器により電源電圧ＵＶから形成
され、Ｕ3 ＝ 2.525 Vである。
【００３３】図９によれば、左の端部領域に磁気帯片
５.7が配置されている。Ｎ極を有するこの磁気帯片の表
面は走査時にホール素子７に対向する。この左端部領域
では、ホール素子７の出力端にホール電圧ＵＨ7 ＝ 100
mV が出力し、図１４の領域 t1 に示すように、Ｕ24＝
2.55 V およびＵ25＝ 2.45 V である。電圧Ｕ24は比較
器３１で比較電圧Ｕ3 ＝ 2.525 Vと比較されるので、出
力導線３３に出力する電圧は、例えばＵ24＞Ｕ3 の場
合、二進信号０であり、Ｕ24＜Ｕ3 の場合、二進信号１
である。
【００３４】走査装置２が右の端部領域に達すると、ホ
ール素子７に出力するホール電圧はＵＨ7 ＝− 100 mV
である。何故なら、この領域では、磁場帯片５.8の平面
状のＳ極がホール素子７に対向し、磁場帯片５.8の磁場
強度の方向がホール素子から磁場帯片５.8の方向に向く
からである。図１４で領域 t2 に示す電圧Ｕ25は比較器
３２により比較電圧Ｕ3 と比較される。出力導線３４に
は、Ｕ25＞Ｕ3 の場合、二進信号０が、またＵ25＜Ｕ3
の場合、二進信号１が出力する。こうして、回路３０の
出力信号により、走査装置２が目盛板１の左端部あるか
右端部にあるかを確実に判別できる。走査装置２が目盛
板１の左端に来ると、導線３３に二進信号０が出力し、
それ以外では１が出力する。走査ユニット２が目盛板１
の右端に来ると、導線３４に二進信号０が出力し、それ
以外では１が出力する。
【００３５】監視回路２０と回路３０は主に走査装置２
の中に、あるいは組立足部１５の中に装備される。更
に、測長装置では図１３の論理回路４０が使用され、そ
の入力端に３本の導線２３，３３，３４が接続してい
る。論理回路４０は二つの NANDゲート４１，４２で構
成されている。一方の NAND ゲート４１には導線２３を
介して監視信号が、また導線３３を介して終端信号「左
端部領域」が導入される。その結果、導線２３，３３の
信号に応じて、以下の出力信号が導線４３に出力する。
【００３６】
【表１】 同様に、他方の NAND ゲート４２には導線２３を介して
監視信号が、また導線３４を介して終端信号「右端部領
域」が導入される。その結果、導線２３，３４の信号に
応じて以下の出力信号が導線４４に出力する。
【００３７】
【表２】 論理回路４０により、３本の導線２３，３３，３４の情
報は、ただ２本の導線４３，４４を介して、通常測定位
置から更に遠くに配置されている評価ユニット５０に伝
送される。導線４３，４４の二進信号から、ホール素子
７の位置と状態が判定される。その場合、以下の例を区
別できる。
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】 図１５と図１６に基づき、ホール素子７の監視の他の可
能性を説明する。監視装置は磁石６１で構成されてい
る。この磁石は監視すべきホール素子７に固定して付属
され、例えばこの素子に接着されている。磁石６１は磁
場Ｂ６１を発生する。これにより、通常外部磁場なしに
少なくとも近似的に 0 Vであるホール電圧ＵＨ7 が約 2
00 mV に上昇する。この状態は図１６の領域 t1 に示し
てある。ホール電圧ＵＨ7 をより良く図示するため、こ
の例では先の例の場合より大きなホール電圧ＵＨ7 が選
択されている。
【００４０】電源電圧ＵＶが中断した場合、出力導線６
２，６３が断線した場合、およびホール素子７に欠陥が
ある場合、ホール電圧ＵＨ7 は 0 Vに低下する。この状
態は図１６の領域 t2 に図示されている。電圧の低下は
監視回路６４の周知のトリガ回路により検出できる。監
視回路６４では出力導線６２，６３に出力するホール電
圧ＵＨ7 が所定の比較電圧ＵＲと比較される。ホール電
圧ＵＨ7 が比較電圧ＵＲ以上であると、監視回路６４に
より導線６５に誤動作信号が出力する。
【００４１】ホール素子７が図９の磁場帯片５.7, ５.8
の一つの磁場の作用領域に達すると、ホール電圧ＵＨ7
が低下あるいは上昇する。図１５には、走査装置２のホ
ール素子７が測長装置の右の限界位置の領域に来た状態
が示してある。磁場帯片５.8は磁場Ｂ5 を発生し、この
磁場の方向が磁場Ｂ61とは反対を向く。ホール電圧ＵＨ
7 は約 100 mV ほど 100 mV に低下する。この状態は図
１６の領域 t3 に示してある。
【００４２】方向がＢ5 とは反対で、ホール素子７に対
して固定している磁石６１の磁場Ｂ61に対して加算され
る磁場帯片５.7の磁場にホール素子７が達すると、ホー
ル電圧ＵＨ7 は約 100 mV ほど 300 mV に上昇する。こ
の状態は図１６の領域 t4 に示してある。これ等の状況
でホール素子７の故障を識別するため、比較電圧ＵＲが
50 mVに設定されている。ホール電圧ＵＨ7 がＵＲ＝ 5
0 mV以下に低下すると、誤動作信号が発生する。
【００４３】ホール素子７が故障している間に衝突を避
けるため、誤動作信号は機械の運転を止めるためにも使
用される。従って、停止信号はホール素子７の故障時、
出力導線６２，６３の断線時、限界位置の一つを通過し
た時に数値制御部または直接増加されて機械の駆動部の
停止リレーに導入される。停止信号を発生させるため、
ホール電圧ＵＨ7 は監視回路６４中で二つの比較電圧Ｕ
Ｒ1 ＝ 150 mV およびＵＲ2 ＝ 250 mV と比較される。
従って、正常な運転は 150 mV と 250 mV の間にある二
つの比較電圧ＵＲ1 とＵＲ2 により指定されてる。ホー
ル電圧ＵＨ7 が150 mV 以下に低下したり、 250 mV 以
上に上昇した場合、導線６５に停止信号が出力する。
【００４４】一方の磁場方向の磁場帯片５.3, ５.4のみ
が図３のように限界位置に設けてある場合には、ホール
電圧ＵＨ7 が停止信号を形成する比較電圧ＵＲ1 とのみ
比較する必要がある。何故なら、ホール電圧ＵＨ7 は全
ての限界位置に達した場合、およびホール素子７の故障
時でもＵＲ1 以下に低下することを保証するからであ
る。
【００４５】一方の磁場方向の磁場帯片５.2，５.5,
５.7を走査する一つのホール素子と、これとは反対の磁
場方向の磁場帯片５.1，５.3, ５.4，５.6，５.8を走査
する他の一つのホール素子を設けることも有利である。
この場合、各ホール素子に固定的に付属する磁石はその
都度走査すべき磁場帯片５.1〜５.8とは逆を向く磁場を
発生する。これには、ホール電圧ＵＨ7 に対する広い動
作範囲を保証し、ホール素子の過制御（飽和）が行われ
ないと言う利点がある。ホール電圧は走査すべき磁石に
より 0 Vの方向にのみ上昇するか、あるいは 0 Vの方向
に低下するので、故障および同時に限界位置への到達を
検出するため、ホール素子のホール電圧をその都度ただ
一つの比較電圧と比較する必要がある。
【００４６】停止信号を確実にＮＣ制御部あるいは駆動
ユニットに伝達するため、測定装置からＮＣ制御部ある
いは駆動ユニットへの信号路を２チャンネルに設計し、
停止信号をプッシュプル動作で伝達する。この場合、一
方の導線で停止信号を、また他方の導線でこれとは反転
した信号を伝達する。受信ユニット（ＮＣ制御部あるい
は駆動ユニット）が両方の導線で同じ信号状態を検知す
ると、これは伝達に誤りが行われている兆候である。こ
の場合でも、駆動ユニットを即座に止めると有効であ
る。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による測
長または測角装置の著しい利点は、リミットスイッチ
を、特に簡単に、応用例に、殊に測定装置の断面や測定
長さに合わせることができる点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明により形成された測長装置の目盛板
である。
【図２】 図１の測長装置の磁場帯片である。
【図３】 基準マークを有する目盛板である。
【図４】 基準マークを有する他の目盛板である。
【図５】 図４の測長装置の二つの信号図形（ａ）と
（ｂ）である。
【図６】 図４の測長装置の他の信号図形である。
【図７】 基準マークの右側と左側を区別するため磁場
帯片を有する目盛板である。
【図８】 図７の目盛を走査して生じる信号の信号図形
である。
【図９】 カプセルで気密封止された測長装置である。
【図１０】 ホール電圧を評価する回路である。
【図１１】 監視回路を示す。
【図１２】 端部領域を区別する回路を示す。
【図１３】 論理回路である。
【図１４】 図９の磁場帯片を走査して生じる信号の信
号波形である。
【図１５】 監視装置である。
【図１６】 信号波形である。
【符号の説明】
１ 目盛板 ２ 走査装置 ３ 増分目盛 ４ 走査素子 ５.1〜５.8，６，９.1，１０.1，１０.2 磁場帯片 ７，１１ ホール素子 ８ 基準マークトラック ８.1〜８.4 基準マーク ９，１０ 他のトラック １４ ホルダー １５ 組付足部 ２０，６４ 監視回路 ２１，２２，３１ 比較器 ２３〜２７，３３，３４，４３，４４，６５ 導線 ３０ 最終位置識別回路 ３３，６２，６３ 出力導線 ４０ 論理回路 ４１，４２ NAND ゲート ５０ 評価ユニット ６１ 磁石 Ｆ 誤動作信号 ＵＨ，ＵＨ7 ホール電圧 ＵＶ 電源電圧 ＵＲ，ＵＲ1,ＵＲ2 比較電圧 Ｕ24, Ｕ25 導線２４，２５の電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴアルター・クラニツキー ドイツ連邦共和国、83278 トラウンシ ユタイン、インストラーセ、15 (72)発明者 ヘルベルト・マウエルベルガー ドイツ連邦共和国、83278 トラウンシ ユタイン、グメルフストラーセ、16 (56)参考文献 特開 昭56−118612（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開77423（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のリミットスイッチを使用し、目盛
    板（１）あるいは目盛板（１）のホルダー（１４）の少
    なくともリミット位置の範囲に磁気的に走査される部材
    を取り付けた目盛板（１）とこの目盛板（１）を走査す
    るため目盛板（１）に対して相対運動する走査装置
    （２）とを備えた測長または測角装置において、磁気的
    に走査される部材が磁気帯片（５．１〜５．８）であ
    り、これ等の磁気帯片（５．１〜５．８）が面状の二つ
    の磁極（Ｎ，Ｓ）を有し、磁場が測定方向（Ｘ）に垂直
    に延びていて、磁気帯片（５．１〜５．８）が走査装置
    （２）のホール素子（７）により走査されることを特徴
    とする測長または測角装置。
  2. 【請求項２】 目盛板（１）の一端に磁気帯片（５．
    ２）を配置し、この磁気帯片の面状のＮ極（Ｎ）がホー
    ル素子（７）に対向するように配置され、目盛板（１）
    の他端に磁気帯片（５．１）を配置し、この磁気帯片の
    面状のＳ極（Ｓ）がホール素子（７）に対向するように
    配置され、ホール素子（７）が一端の領域と他端の領域
    を区別する回路（３０）に接続していることを特徴とす
    る請求項１に記載の測長または測角装置。
  3. 【請求項３】 ホール素子（７）を監視回路（２０，６
    ４）に接続し、ホール素子（７）が誤動作した場合に前
    記監視回路（２０，６４）が出力導線（２３）へ誤動作
    信号（Ｆ）を出力し、誤動作信号（Ｆ）が生じた場合、
    あるいはホール素子（７）がリミット位置に達したら、
    遮断信号を数値制御部あるいは相対運動する部分（１，
    ２）の駆動ユニットへ出力することを特徴とする請求項
    １に記載の測長または測角装置。
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