JP2001133288A - Position detector - Google Patents

Position detector

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JP2001133288A
JP2001133288A JP31454399A JP31454399A JP2001133288A JP 2001133288 A JP2001133288 A JP 2001133288A JP 31454399 A JP31454399 A JP 31454399A JP 31454399 A JP31454399 A JP 31454399A JP 2001133288 A JP2001133288 A JP 2001133288A
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JP
Japan
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position detecting
detecting device
output
magnet
moving member
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JP31454399A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hashiguchi
健二 橋口
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Koganei Corp
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Koganei Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make detectable not only distance but also origin position by processing signals from sensors for detecting moving distance. SOLUTION: This position detector detects that a moving member moving along a fixed member comes to a specific origin position. The fixed member has a magnet scale to which magnetism are put on at a specific magnetization pitch. On the moving member, two sensor circuits having a magnetic detector element assembly consisting of 4 magnetic resistor elements are placed. When synthetic A-phase and synthetic B-phase from each sensor circuit are outputted in the state that the output value of minus B-phase from one output terminal of one sensor circuit exceeds a specific reference value -Vref value, the position is judged to be the origin position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固定部材に沿って往
復動する移動部材が所定の基準位置となったことを検出
する位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device for detecting that a moving member reciprocating along a fixed member has reached a predetermined reference position.

【0002】[0002]

【従来の技術】被加工物や治具などの被搬送物を直線方
向に往復動するために、電動モータや空気圧シリンダな
どを駆動源としたアクチュエータを用いて移動部材を往
復動するようにし、移動部材によって被搬送物を移動さ
せることがある。
2. Description of the Related Art In order to reciprocate a workpiece such as a workpiece or a jig in a rectilinear direction, a moving member is reciprocated using an actuator having an electric motor or a pneumatic cylinder as a driving source. The transported object may be moved by the moving member.

【0003】このようなアクチュエータを用いて移動部
材を移動させる場合には、移動部材がアクチュエータ本
体やケーシングなどの固定側の部材に対してどの程度移
動したかを検出するとともに移動部材が所定の基準位置
や原点位置となったことを検出する必要がある。
When the moving member is moved by using such an actuator, it is detected how much the moving member has moved with respect to a fixed member such as the actuator body or the casing, and the moving member is moved to a predetermined reference. It is necessary to detect the position and origin position.

【0004】移動部材の移動距離を検出するには、リニ
アエンコーダを用いて移動距離から移動部材の固定部材
に対する位置を検出することが可能であるが、位置検出
装置が大型化することになる。そこで、固定部材に所定
の着磁ピッチでマグネットが着磁されたマグネットスケ
ールを設け、MR素子などの磁気検出素子からなるセン
サを用いて磁気を検出することにより移動部材の移動距
離を検出するようにしており、磁気抵抗素子を半導体磁
気抵抗素子とすることにより、位置検出装置を小型化す
ることができることになる。
In order to detect the moving distance of the moving member, it is possible to detect the position of the moving member with respect to the fixed member from the moving distance using a linear encoder. However, the size of the position detecting device is increased. Therefore, a fixed member is provided with a magnet scale magnetized at a predetermined magnetized pitch, and the moving distance of the moving member is detected by detecting magnetism using a sensor including a magnetic detecting element such as an MR element. By using a semiconductor magnetoresistive element as the magnetoresistive element, the size of the position detecting device can be reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】磁気抵抗素子を用いて
移動部材の移動距離を検出する場合には、従来、移動距
離を検出するために所定の着磁ピッチでマグネットが着
磁されたマグネットスケールを固定部材に設け、マグネ
ットを検出する距離検出センサを移動部材に設けるとと
もに、移動部材が所定の基準となる位置、つまり原点位
置となったことを検出するために、移動距離を検出する
ためのマグネットに加えて原点位置検出用のマグネット
をマグネットスケールに着磁し、原点位置検出用のマグ
ネットに対応させて原点位置検出センサを移動部材に設
けている。
When a moving distance of a moving member is detected by using a magnetoresistive element, conventionally, a magnet scale in which magnets are magnetized at a predetermined magnetizing pitch to detect the moving distance is conventionally used. Is provided on the fixed member, and a distance detection sensor for detecting the magnet is provided on the movable member, and the movable member has a predetermined reference position, that is, an origin position. In addition to the magnet, an origin position detecting magnet is magnetized on the magnet scale, and an origin position detecting sensor is provided on the moving member in correspondence with the origin position detecting magnet.

【0006】この理由は距離検出センサでは移動部材の
移動距離を検出することはできても、移動部材が移動を
開始させる際における基準となる原点位置を検出するこ
とができないからである。このため、従来では移動部材
に距離検出用のマグネットと原点位置検出用のマグネッ
トとを着磁しなければならず、それぞれのマグネットに
対応させて距離検出センサと原点検出センサとを移動部
材に設けなければならなかった。
The reason is that the distance detection sensor can detect the moving distance of the moving member, but cannot detect the origin position as a reference when the moving member starts moving. For this reason, conventionally, a magnet for distance detection and a magnet for origin position detection must be magnetized on the moving member, and a distance detection sensor and an origin detection sensor are provided on the moving member corresponding to each magnet. I had to.

【0007】本発明の目的は、移動距離を検出するため
のセンサからの信号を処理することによって距離のみな
らず、原点位置をも検出し得るようにすることにある。
An object of the present invention is to process not only a distance but also an origin position by processing a signal from a sensor for detecting a moving distance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、固定部材に沿って移動する移動部材の位置を検出す
る位置検出装置において、前記固定部材と前記移動部材
の一方の部材に設けられ、所定の着磁ピッチでマグネッ
トを着磁して形成されたマグネットスケールと、前記固
定部材と前記移動部材の他方の部材に設けられ、前記マ
グネットに感応する複数の磁気検出素子を有し第1の出
力信号を出力する第1のセンサ回路と、前記他方の部材
に設けられ、前記マグネットに感応する複数の磁気検出
素子を有し前記第1の出力信号に対して位相がずれた第
2の出力信号を出力する第2のセンサ回路と、前記第1
と第2のセンサ回路の一方のセンサ回路の出力信号が出
力された状態のもとで他方のセンサ回路からの逆極性の
出力値が所定値を超えたときに原点信号を出力する原点
位置検出手段とを有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a position detecting device for detecting a position of a moving member moving along a fixed member, wherein the position detecting device is provided on one of the fixed member and the moving member. A magnet scale formed by magnetizing a magnet at a predetermined magnetizing pitch, and a plurality of magnetic detecting elements provided on the other of the fixed member and the moving member, the magnetic sensing elements being responsive to the magnet; A first sensor circuit that outputs an output signal of the second member, and a second sensor that is provided on the other member and has a plurality of magnetic detection elements that are sensitive to the magnet and that is out of phase with respect to the first output signal. A second sensor circuit for outputting an output signal;
Origin position detection for outputting an origin signal when the output value of the opposite polarity from the other sensor circuit exceeds a predetermined value under the condition that the output signal of one sensor circuit of the second sensor circuit is output Means.

【0009】本発明の位置検出装置は、前記第1と第2
のセンサ回路の一方のセンサ回路からの負極性の出力値
が所定値を超えた状態のもとで、前記他方のセンサ回路
からの合成出力がゼロクロスしたときに原点信号を出力
することを特徴とする。
The position detecting device according to the present invention includes the first and second position detecting devices.
Under the condition that the output value of the negative polarity from one of the sensor circuits exceeds a predetermined value, the origin signal is output when the combined output from the other sensor circuit crosses zero. I do.

【0010】本発明の位置検出装置は、前記それぞれの
センサ回路を構成する複数の磁気検出素子は、移動方向
に前記着磁ピッチに対応したピッチにより前記移動方向
に対して直角の方向に伸びる磁気抵抗素子であり、それ
ぞれの前記磁気抵抗素子に対して直角の方向に伸びる温
度補正用の磁気抵抗素子を前記センサ回路に接続したこ
とを特徴とする。
In the position detecting device according to the present invention, the plurality of magnetic detecting elements constituting each of the sensor circuits may include a magnetic field extending in a direction perpendicular to the moving direction at a pitch corresponding to the magnetization pitch in the moving direction. A resistance element, wherein a temperature-correcting magnetoresistance element extending in a direction perpendicular to each of the magnetoresistance elements is connected to the sensor circuit.

【0011】本発明の位置検出装置は、それぞれの前記
センサ回路を構成する複数の磁気抵抗素子と前記温度補
正用の磁気抵抗素子とを1つの半導体チップにパターン
形成したことを特徴とする。
A position detecting device according to the present invention is characterized in that a plurality of magnetoresistive elements constituting each of the sensor circuits and the temperature-correcting magnetoresistive elements are formed in a pattern on a single semiconductor chip.

【0012】本発明の位置検出装置は、前記マグネット
スケールのストローク端部における着磁ピッチを他の部
分の着磁ピッチよりも小さく設定したことを特徴とす
る。
The position detecting device according to the present invention is characterized in that the magnetized pitch at the end of the stroke of the magnet scale is set smaller than the magnetized pitch of the other portions.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の一実施の形態である位置検
出装置を有するアクチュエータの一例を示す断面図であ
り、図2は図1におけるA−A線に沿う断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an actuator having a position detecting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【0015】このアクチュエータは両端に端板1、2が
設けられた断面U字形状のケーシング3を有し、端板
1、2にはねじ軸4が回転自在に装着され、ねじ軸4は
端板2に固定されたモータ5によって回転駆動されるよ
うになっている。ケーシング3の底面にはガイドレール
6が固定され、このガイドレール6に沿って摺動するガ
イド部材7は移動部材8に取り付けられている。この移
動部材8はねじ軸4にねじ結合されており、ねじ軸4の
回転によって移動部材8は固定部材であるケーシング3
に沿って直線方向に往復動し、移動部材8に被加工物を
配置すると、被加工物は移動部材8によって搬送され
る。
This actuator has a casing 3 having a U-shaped cross section provided with end plates 1 and 2 at both ends. A screw shaft 4 is rotatably mounted on the end plates 1 and 2 and the screw shaft 4 The rotation is driven by a motor 5 fixed to the plate 2. A guide rail 6 is fixed to the bottom surface of the casing 3, and a guide member 7 that slides along the guide rail 6 is attached to a moving member 8. The moving member 8 is screwed to the screw shaft 4, and the rotation of the screw shaft 4 causes the moving member 8 to become a casing 3 which is a fixed member.
Is reciprocated in a linear direction along the axis, and the workpiece is arranged on the moving member 8. The workpiece is conveyed by the moving member 8.

【0016】移動部材8がケーシング3の一端から他端
に向けて駆動されるときに、移動部材8の移動距離と方
向を検出するとともに、移動距離を検出する際に基準と
なる原点位置を検出するために、ケーシング3にはマグ
ネットスケール11が設けられ、移動部材8には検出部
12が設けられている。
When the moving member 8 is driven from one end of the casing 3 to the other end, the moving distance and direction of the moving member 8 are detected, and the origin position serving as a reference when detecting the moving distance is detected. For this purpose, the casing 3 is provided with a magnet scale 11, and the moving member 8 is provided with a detection unit 12.

【0017】図3はマグネットスケール11と検出部1
2の基本構造を示す概念図であり、マグネットスケール
11は帯状の磁性体に一定のピッチP毎にマグネットを
着磁することにより形成されており、N極とS極とがこ
のピッチ毎に形成されている。このピッチPは0.4mm に
設定されている。
FIG. 3 shows the magnet scale 11 and the detector 1.
2 is a conceptual diagram showing a basic structure of No. 2, in which a magnet scale 11 is formed by magnetizing a magnet on a band-shaped magnetic body at a constant pitch P, and an N pole and an S pole are formed at each pitch. Have been. This pitch P is set to 0.4 mm.

【0018】一方、検出部12は、実線で示す4つの磁
気抵抗素子MR1〜MR4からなる第1の磁気検出素子
組立体13aと、破線で示す4つの磁気抵抗素子MR5
〜8からなる第2の磁気検出素子組立体13bとを有し
ており、それぞれの磁気抵抗素子はマグネットスケール
11の幅方向、つまり移動部材8の移動方向に対して直
角の方向に相互に平行に線状に伸び、着磁ピッチPに対
応したピッチだけ移動方向に相互に離れている。しか
も、第1の磁気検出素子組立体13aの磁気抵抗素子と
第2の磁気検出素子組立体13bの磁気抵抗素子は2分
の1ピッチだけ相互にずれている。
On the other hand, the detecting section 12 comprises a first magnetic detecting element assembly 13a composed of four magnetoresistive elements MR1 to MR4 indicated by solid lines, and four magnetic resistive elements MR5 indicated by broken lines.
And a second magnetic sensing element assembly 13b comprising: a plurality of magnetoresistive elements, each of which is parallel to each other in the width direction of the magnet scale 11, that is, in the direction perpendicular to the moving direction of the moving member 8. , And are separated from each other in the movement direction by a pitch corresponding to the magnetization pitch P. Moreover, the magnetoresistive element of the first magnetic sensing element assembly 13a and the magnetoresistive element of the second magnetic sensing element assembly 13b are shifted from each other by a half pitch.

【0019】図4は第1と第2の磁気検出素子組立体1
3a,13bの回路構成を示す図である。第1の磁気検
出素子組立体13aは4つの磁気抵抗素子MR1〜MR
4を接続してブリッジ回路を形成し、電源端子であるプ
ラス端子+およびアース端子−と、プラスA相の出力端
子である第1の出力端子Aおよびここからの出力信号と
は逆極性のマイナスA相の出力端子である第2の出力端
子−Aとを有しており、第1のセンサ回路14aを構成
している。
FIG. 4 shows the first and second magnetic sensing element assemblies 1.
It is a figure which shows the circuit structure of 3a, 13b. The first magnetic sensing element assembly 13a includes four magnetoresistive elements MR1 to MR
4 to form a bridge circuit, and a positive terminal + and a ground terminal-as a power supply terminal, a first output terminal A as a positive A-phase output terminal and a negative signal having a polarity opposite to that of an output signal therefrom. It has a second output terminal -A, which is an A-phase output terminal, and constitutes a first sensor circuit 14a.

【0020】第2の磁気検出素子組立体13bも同様
に、4つの磁気抵抗素子MR5〜MR8を接続してブリ
ッジ回路を形成し、電源端子であるプラス端子+および
アース端子−と、プラスB相の出力端子である第1の出
力端子Bおよびここからの出力信号とは逆極性のマイナ
スB相の出力端子である第2の出力端子−Bとを有して
おり、第2のセンサ回路14bを構成している。
Similarly, the second magnetic sensing element assembly 13b connects the four magnetoresistive elements MR5 to MR8 to form a bridge circuit, and has a plus terminal + and a ground terminal-which are power supply terminals, and a plus B phase. And a second output terminal -B, which is a negative B-phase output terminal having a polarity opposite to that of the output signal from the first output terminal B, and a second sensor circuit 14b. Is composed.

【0021】ブリッジ回路には、電源端子であるプラス
端子+とアース端子−との間に、2つの磁気抵抗素子M
R9とMR10とが直列に接続され、これらの磁気抵抗
素子は他の磁気抵抗素子に対して直角の方向に線状に伸
びている。2つの磁気抵抗素子MR9とMR10は、こ
の方向となって接続されているので、無感度センサとな
り、温度補正を行って温度特性を高めている。これらの
全ての磁気抵抗素子は、シリコンチップつまり半導体チ
ップやガラスチップに対して拡散方式や蒸着方式などに
よってパターン形成することにより製造されている。
In the bridge circuit, two magnetoresistive elements M are connected between a positive terminal + which is a power terminal and a ground terminal-.
R9 and MR10 are connected in series, and these magnetoresistance elements linearly extend in a direction perpendicular to other magnetoresistance elements. Since the two magnetoresistive elements MR9 and MR10 are connected in this direction, the two magnetoresistive elements MR9 and MR10 become insensitive sensors, and perform temperature correction to improve the temperature characteristics. All of these magnetoresistive elements are manufactured by patterning a silicon chip, that is, a semiconductor chip or a glass chip, by a diffusion method, a vapor deposition method, or the like.

【0022】図5は図4に示す検出部12が設けられた
移動部材8をマグネットスケール11に対してその一端
部(原点側)から他端部に向けて移動させたときにおけ
るそれぞれのセンサ回路14a,14bからの出力波形
を示す図である。移動部材8をその一方のストローク端
つまり原点側から他方のストローク端に向けて移動させ
ると、着磁ピッチと磁気抵抗素子のピッチが前述したよ
うに同一ピッチに設定されているので、第1のセンサ回
路14aの第1の出力端子AからプラスA相の信号が出
力し、次いで第2のセンサ回路14bの第1の出力端子
BからはプラスA相に対して90度位相がずれたプラス
B相の信号が出力される。さらに、第1のセンサ回路1
4aの第2の出力端子−AからマイナスA相の信号が出
力され、次いで第2のセンサ回路14bの第2の出力端
子−BからはマイナスB相の信号が出力される。
FIG. 5 shows each sensor circuit when the moving member 8 provided with the detecting unit 12 shown in FIG. 4 is moved from one end (origin side) to the other end of the magnet scale 11. It is a figure which shows the output waveform from 14a, 14b. When the moving member 8 is moved from one stroke end, that is, from the origin side to the other stroke end, the magnetization pitch and the pitch of the magnetoresistive element are set to the same pitch as described above, so that the first A plus A-phase signal is output from a first output terminal A of the sensor circuit 14a, and then a plus B phase shifted from the plus A phase by 90 degrees from the first output terminal B of the second sensor circuit 14b. A phase signal is output. Further, the first sensor circuit 1
A negative A-phase signal is output from the second output terminal -A of 4a, and then a negative B-phase signal is output from the second output terminal -B of the second sensor circuit 14b.

【0023】図6は図5に示すプラスA相とマイナスA
相の差をとった合成A相と、プラスB相とマイナスB相
の差をとった合成B相と、図5に示したマイナスB相と
の出力波形を示す図である。それぞれの合成波形をしき
い値と比較して方形波形を出力し、その数をカウントす
ることによって移動部材8の移動距離を算出することが
できる。また、いずれの合成波形が先に出力されるかを
判断することによって移動部材8の移動方向、つまり一
方のストローク端から他方のストローク端に向かう移動
であるか、あるいは逆方向の移動であるかを判別するこ
とができる。
FIG. 6 shows the plus A phase and the minus A phase shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing output waveforms of a combined A phase having a phase difference, a combined B phase having a difference between a plus B phase and a minus B phase, and a minus B phase shown in FIG. 5. The moving distance of the moving member 8 can be calculated by comparing each composite waveform with a threshold value, outputting a square waveform, and counting the number. Also, by judging which composite waveform is output first, the moving direction of the moving member 8, that is, the movement from one stroke end to the other stroke end, or the movement in the opposite direction Can be determined.

【0024】移動部材8が一方のストローク端から移動
し始めると、プラスA相およびプラスB相が出力された
後に、マイナスA相とマイナスB相が出力される。した
がって、マイナスB相が所定のしきい値(Vref)を最初に
超えた状態であって、かつ合成A相が出力Vをゼロクロ
スしたときを原点位置と設定すると、移動距離を検出す
るためのマグネットスケール11に着磁されたマグネッ
トを原点位置の検出のために利用することができる。
When the moving member 8 starts to move from one stroke end, the plus A phase and the plus B phase are output, and then the minus A phase and the minus B phase are output. Therefore, if the minus B phase first exceeds the predetermined threshold (Vref) and the time when the combined A phase crosses the output V at zero is set as the origin position, the magnet for detecting the moving distance A magnet magnetized on the scale 11 can be used for detecting the origin position.

【0025】図6においては、データ信号Aは合成A相
がゼロV以上となったか否かで二値化した信号を示し、
ゲート信号/ZはマイナスB相が所定のしきい値を超え
た状態のときにオンとなる信号を示し、前述した条件の
ときに、原点位置信号が出力される。
In FIG. 6, the data signal A is a signal that has been binarized based on whether or not the combined A phase has become equal to or higher than zero volts.
The gate signal / Z indicates a signal that is turned on when the minus B phase exceeds a predetermined threshold, and an origin position signal is output under the above-described conditions.

【0026】図7は移動部材8が原点位置となったこと
を検出するための原点位置検出手段としての制御回路を
示すブロック図である。この制御回路は図5に示すプラ
スA相とマイナスA相の差をとる合成回路21を有し、
この合成回路21によって形成された合成A相は、比較
器22に送られて0V以上のプラスであるか否かが比較
されて方形波形がゲート回路23に出力される。
FIG. 7 is a block diagram showing a control circuit as origin position detecting means for detecting that the moving member 8 has reached the origin position. This control circuit has a combining circuit 21 for taking the difference between the plus A phase and the minus A phase shown in FIG.
The synthesized A phase formed by the synthesizing circuit 21 is sent to a comparator 22 where it is compared whether it is positive or more than 0 V, and a square waveform is output to a gate circuit 23.

【0027】一方、第2のセンサ回路14bからのマイ
ナスB相の信号は比較器24に送られて、所定のしきい
値(-Vref) よりもマイナス出力が大きくなったか否かが
比較され、マイナス方向に大きくなったときにゲート回
路23に出力信号が送られる。両方の比較器22、24
から信号が出力されたときには、移動部材8が原点位置
となったときであり、この信号によって原点位置を検出
することができる。
On the other hand, the minus B-phase signal from the second sensor circuit 14b is sent to the comparator 24, where it is compared whether the minus output is larger than a predetermined threshold value (-Vref). An output signal is sent to the gate circuit 23 when it becomes larger in the negative direction. Both comparators 22, 24
When the moving member 8 is at the origin position, the origin position can be detected by this signal.

【0028】このように、マグネットスケール11に着
磁されたマグネットに感応して電圧信号を出力する2つ
の磁気検出素子組立体13a、13bの磁気抵抗素子を
図3に示す順序に配列し、マグネットスケール11の一
端部側から他端部側に相対移動させると、それぞれのセ
ンサ回路14a、14bの第1の出力端子から出力信号
が出力された後にそれぞれの第2の出力端子から時間差
をもって検出信号が出力される。そこで、一方のセンサ
回路からの合成出力信号が出力された状態のもとで、他
方のセンサ回路から一方のセンサ回路とは逆極性の出力
信号が所定の出力値以上となったときに、一方のセンサ
回路からの出力信号がゼロクロスした時点を原点位置と
することにより、原点検出用のマグネットとそれを検出
するためのセンサ回路を用いることなく、移動距離を検
出するためのマグネットスケール11と検出部12とを
利用することにより原点位置を検出することができる。
As described above, the magnetoresistive elements of the two magnetic sensing element assemblies 13a and 13b that output a voltage signal in response to the magnet magnetized on the magnet scale 11 are arranged in the order shown in FIG. When the scale 11 is relatively moved from one end to the other end, the output signal is output from the first output terminal of each of the sensor circuits 14a and 14b, and the detection signal is output from the second output terminal with a time difference. Is output. Under the condition that the combined output signal from one sensor circuit is output, when the output signal of the opposite polarity from the other sensor circuit to the one sensor circuit has a predetermined output value or more, The zero point of the output signal from the sensor circuit is used as the origin position, so that the magnet scale 11 for detecting the moving distance can be detected without using a magnet for detecting the origin and a sensor circuit for detecting the magnet. The origin position can be detected by using the unit 12.

【0029】マグネットスケール11の端部には仮想磁
極が存在しており、たとえば、第2センサ回路14bの
マイナスB相からの出力電圧は図6において二点鎖線で
示すように不安定要因Cを含むことがある。
A virtual magnetic pole exists at the end of the magnet scale 11. For example, the output voltage from the minus B phase of the second sensor circuit 14b causes an unstable factor C as shown by a two-dot chain line in FIG. May include.

【0030】図8はこのような不安定要因が出力される
のを防止するようにしたマグネットスケール11に対す
る着磁方式を示す概念図であり、移動部材8の移動スト
ロークの端部における着磁ピッチP0 を他の部分の着磁
ピッチPよりも小さく設定してある。着磁ピッチP0
しては、0.05mm程度に設定されている。このように、ス
トローク端における着磁ピッチを小さくすると、図6に
二点鎖線で示すような不安定要因Cが出力されるのを防
止することができる。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a magnetizing method for the magnet scale 11 in which such an instability factor is prevented from being output. The magnetizing pitch at the end of the moving stroke of the moving member 8 is shown in FIG. P 0 is set smaller than the magnetization pitch P of the other portions. The magnetization pitch P 0, is set to be about 0.05mm. As described above, when the magnetization pitch at the stroke end is reduced, it is possible to prevent the output of the instability factor C shown by the two-dot chain line in FIG.

【0031】図9は図7に示した制御回路の具体例を示
す図であり、第1のセンサ回路14aからのプラスA相
とマイナスA相の出力信号はオペアンプAMP1によって差
動出力され、第2のセンサ回路14bからのプラスB相
とマイナスB相の出力信号はオペオペアンプAMP2によっ
て差動出力され、それぞれ比較器22としてのオペアン
プAMP3,AMP4 によって出力端子Aout とBoutに方形波形
が出力される。これらの出力端子からの出力信号に基づ
いて移動部材8の移動距離と方向が算出される。この制
御回路は磁気抵抗素子を含めてシリコンチップにパター
ンを形成することにより製造することができる。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the control circuit shown in FIG. 7. The output signals of the plus A phase and the minus A phase from the first sensor circuit 14a are differentially output by the operational amplifier AMP1. The output signals of the plus B phase and the minus B phase from the second sensor circuit 14b are differentially output by the operational amplifier AMP2, and square waveforms are output to the output terminals Aout and Bout by the operational amplifiers AMP3 and AMP4 as the comparator 22, respectively. . The moving distance and direction of the moving member 8 are calculated based on the output signals from these output terminals. This control circuit can be manufactured by forming a pattern on a silicon chip including a magnetoresistive element.

【0032】第2のセンサ14bのマイナスB相の出力
端子−Bからの出力信号は、オペアンプAMP5によって増
幅され、オペアンプAMP6により比較値Vrefと比較された
後にインバータ25で反転されてゲート(D-FF)23にゲ
ート(データ入力信号)/Zが入力される。このゲート
23には合成A相の出力信号もゲート(クロック信号)
Aとして入力され、両方の信号によってゲート23から
は原点信号ORIGINが出力され、原点位置を検出すること
ができる。
The output signal from the minus B-phase output terminal -B of the second sensor 14b is amplified by the operational amplifier AMP5, compared with the comparison value Vref by the operational amplifier AMP6, inverted by the inverter 25, and inverted by the gate (D-D). FF) 23 is supplied with a gate (data input signal) / Z. The output signal of the composite A phase is also gated (clock signal) to this gate 23.
A is input as A, and the origin signal ORIGIN is output from the gate 23 by both signals, and the origin position can be detected.

【0033】図9において、ゲート26は移動部材8が
他端側から一端側(原点側)に移動したときに、原点位
置を通過したことを検出するためのものであり、合成A
相の出力信号と、第2のセンサ14bのマイナスB相の
出力端子−Bからの出力信号とが入力され、原点位置の
通過が検出されると、通過信号END を出力する。
In FIG. 9, a gate 26 is for detecting that the moving member 8 has passed the origin position when the moving member 8 has moved from the other end side to the one end side (origin side).
The phase output signal and the output signal from the minus B-phase output terminal -B of the second sensor 14b are input, and when passage of the origin position is detected, a pass signal END is output.

【0034】図10(A)は移動部材8が他端側から原
点側に向けて移動したときに原点位置を通過したことを
検出するタイムチャートであり、図10(B)は移動部
材8が原点位置を通過した後に、他端部に向けて移動さ
せて、原点位置を検出するタイミングを示すタイムチャ
ートである。
FIG. 10A is a time chart for detecting that the moving member 8 has passed the origin position when the moving member 8 has moved from the other end to the origin side, and FIG. 7 is a time chart showing a timing of detecting the origin position by moving toward the other end after passing through the origin position.

【0035】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.

【0036】たとえば、位置検出装置を使用することが
できるアクチュエータとしては、図1に示すようにモー
タ5によって移動部材8を往復動する場合に限られず、
空気圧シリンダなどのように流体によって移動部材8を
往復動する場合にも適用することができる。また、移動
部材8を直線往復動する場合に限られず、揺動させる場
合にも本発明を適用することができる。さらに、マグネ
ットスケール11と検出器12は相対的に移動する関係
にあれば良く、マグネットスケール11を移動部材8に
設け、検出器12を固定部材としてのケーシング3に設
けるようにしても良い。
For example, the actuator which can use the position detecting device is not limited to the case where the moving member 8 is reciprocated by the motor 5 as shown in FIG.
The present invention can also be applied to a case where the moving member 8 reciprocates with a fluid such as a pneumatic cylinder. The present invention is not limited to the case where the moving member 8 reciprocates linearly, and the present invention can be applied to the case where the moving member 8 swings. Further, the magnet scale 11 and the detector 12 need only be in a relation of relative movement, and the magnet scale 11 may be provided on the moving member 8 and the detector 12 may be provided on the casing 3 as a fixed member.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明にあっては、移動部材の移動距離
や方向を検出するためにマグネットスケールに着磁され
たマグネットを利用して、磁気に感応する磁気検出素子
を有するセンサ回路からの出力信号を処理することによ
って移動部材を基準としての原点位置となったことを検
出することができる。これにより、原点位置を検出する
ためにマグネットスケールに原点検出用のマグネットを
着磁したり、そのマグネットに感応する磁気検出素子を
設けることが不要となる。
According to the present invention, in order to detect a moving distance and a direction of a moving member, a magnet magnetized on a magnet scale is used to detect a moving distance and a direction from a sensor circuit having a magnetic detecting element sensitive to magnetism. By processing the output signal, it is possible to detect that the origin position has been set with respect to the moving member. This eliminates the need to magnetize the magnet for detecting the origin on the magnet scale in order to detect the origin position, and to provide a magnetic detection element sensitive to the magnet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である位置検出装置を有
するアクチュエータの一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an actuator having a position detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるA−A線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】マグネットスケールと検出部を示す概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a magnet scale and a detection unit.

【図4】それぞれ磁気検出素子組立体により形成される
第1と第2のセンサ回路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing first and second sensor circuits respectively formed by a magnetic sensing element assembly.

【図5】移動部材を一端部から他端部に向けて移動した
場合におけるそれぞれのセンサ回路からの出力波形を示
す波形線図である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing output waveforms from respective sensor circuits when the moving member is moved from one end to the other end.

【図6】合成A相と合成B相の波形を示す波形線図であ
る。
FIG. 6 is a waveform diagram showing waveforms of a combined A phase and a combined B phase.

【図7】原点位置検出用の制御回路を示すブロック図で
ある。
FIG. 7 is a block diagram showing a control circuit for detecting an origin position.

【図8】他のタイプのマグネットスケールを示す概念図
である。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing another type of magnet scale.

【図9】センサ信号処理回路を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a sensor signal processing circuit.

【図10】(A)は移動部材が原点位置よりも戻った状
態を示すタイムチャートであり、(B)は移動部材が原
点位置となったことを示すタイムチャートである。
FIG. 10A is a time chart showing a state in which the moving member has returned from the origin position, and FIG. 10B is a time chart showing that the moving member has reached the origin position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ケーシング(固定部材) 8 移動部材 11 マグネットスケール 12 検出器 13a,13b 磁気検出素子組立体 14a,14b センサ回路 21 合成回路 22 比較器 23 ゲート回路 24 比較器 25 インバータ 26 ゲート回路 MR1〜MR10 磁気抵抗素子 Reference Signs List 3 Casing (fixing member) 8 Moving member 11 Magnet scale 12 Detector 13a, 13b Magnetic detection element assembly 14a, 14b Sensor circuit 21 Synthesis circuit 22 Comparator 23 Gate circuit 24 Comparator 25 Inverter 26 Gate circuit MR1 to MR10 Magnetoresistive element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定部材に沿って移動する移動部材の位
置を検出する位置検出装置において、 前記固定部材と前記移動部材の一方の部材に設けられ、
所定の着磁ピッチでマグネットを着磁して形成されたマ
グネットスケールと、 前記固定部材と前記移動部材の他方の部材に設けられ、
前記マグネットに感応する複数の磁気検出素子を有し第
1の出力信号を出力する第1のセンサ回路と、 前記他方の部材に設けられ、前記マグネットに感応する
複数の磁気検出素子を有し前記第1の出力信号に対して
位相がずれた第2の出力信号を出力する第2のセンサ回
路と、 前記第1と第2のセンサ回路の一方のセンサ回路の出力
信号が出力された状態のもとで他方のセンサ回路からの
逆極性の出力値が所定値を超えたときに原点信号を出力
する原点位置検出手段とを有することを特徴とする位置
検出装置。
1. A position detecting device for detecting a position of a moving member moving along a fixed member, wherein the position detecting device is provided on one of the fixed member and the moving member,
A magnet scale formed by magnetizing a magnet at a predetermined magnetization pitch, provided on the other of the fixed member and the moving member,
A first sensor circuit having a plurality of magnetic detection elements responsive to the magnet and outputting a first output signal; and a plurality of magnetic detection elements provided on the other member and responsive to the magnet. A second sensor circuit that outputs a second output signal that is out of phase with the first output signal; and a state in which an output signal of one of the first and second sensor circuits is output. A position detecting device comprising: origin position detecting means for outputting an origin signal when an output value of the opposite polarity from the other sensor circuit exceeds a predetermined value.
【請求項2】 請求項1記載の位置検出装置おいて、前
記第1と第2のセンサ回路の一方のセンサ回路からの負
極性の出力値が所定値を超えた状態のもとで、前記他方
のセンサ回路からの合成出力がゼロクロスしたときに原
点信号を出力することを特徴とする位置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein a negative output value from one of the first and second sensor circuits exceeds a predetermined value. A position detecting device for outputting an origin signal when a combined output from the other sensor circuit crosses zero.
【請求項3】 請求項1または2記載の位置検出装置に
おいて、前記それぞれのセンサ回路を構成する複数の磁
気検出素子は、移動方向に前記着磁ピッチに対応したピ
ッチにより前記移動方向に対して直角の方向に伸びる磁
気抵抗素子であり、それぞれの前記磁気抵抗素子に対し
て直角の方向に伸びる温度補正用の磁気抵抗素子を前記
センサ回路に接続したことを特徴とする位置検出装置。
3. The position detecting device according to claim 1, wherein the plurality of magnetic detecting elements constituting each of the sensor circuits are arranged in the moving direction with a pitch corresponding to the magnetization pitch. A position detecting device, comprising: magnetoresistive elements extending in a direction perpendicular to the sensor circuit, wherein a temperature-correcting magnetoresistive element extending in a direction perpendicular to each of the magnetoresistive elements is connected to the sensor circuit.
【請求項4】 請求項3記載の位置検出装置において、
それぞれの前記センサ回路を構成する複数の磁気抵抗素
子と前記温度補正用の磁気抵抗素子とを1つの半導体チ
ップにパターン形成したことを特徴とする位置検出装
置。
4. The position detecting device according to claim 3, wherein
A position detecting device, wherein a plurality of magneto-resistive elements constituting each of the sensor circuits and the temperature-correcting magneto-resistive elements are formed in a pattern on a single semiconductor chip.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の位
置検出装置において、前記マグネットスケールのストロ
ーク端部における着磁ピッチを他の部分の着磁ピッチよ
りも小さく設定したことを特徴とする位置検出装置。
5. The position detecting device according to claim 1, wherein the magnetized pitch at the stroke end of the magnet scale is set smaller than the magnetized pitch of the other portions. Position detecting device.
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