JP2001165700A - 磁気式位置又は移動速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で、磁気記録媒体２ａに対して帯
磁された物が近付けられたり接触したりした場合におい
ても、磁化現象を生じることなく安定した検出動作を維
持することを可能とする。 【解決手段】 検出マグネット（磁気記録媒体）２にお
ける第２トラック２ｂの基準磁極部２ｂ１以外の部分
に、補助磁極部２ｂ２を着磁することによって、上記第
２トラック２ａの全長にわたって着磁を施すこととし、
磁化され易い無着磁領域を皆無として通常の磁気的環境
では容易に磁化されることをなくし、必要な基準信号が
安定して得られるように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に記
録された磁気信号を磁気検出器によって検出するように
した磁気式位置又は移動速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気式エンコーダ等のような磁
気式位置又は移動速度検出装置では、固定部材及び移動
部材のうちのいずれか一方向側の部材に、磁気抵抗素子
などを有する磁気検出器が取り付けられているととも
に、いずれか他方側の部材には、磁気トラックが形成さ
れた磁気記録媒体が設けられており、その磁気記録媒体
の磁気トラックに記録された磁気信号を、前記磁気検出
器により検出して移動部材の位置又は移動速度を検出す
るようにしている。

【０００３】例えば、インクリメンタル型の磁気式エン
コーダは、上記磁気記録媒体の磁気トラックとして、ト
ラック方向にＮ極とＳ極とが交互に連続して着磁された
第１トラックと、トラック方向の少なくとも一箇所又は
複数箇所に基準磁極部が着磁された第２トラックとを備
えていて、上記第１トラックの検出により、移動部材の
移動に伴って連続的に変化する位置検出信号（ＡＢ相信
号）を得ているとともに、第２トラックの検出により、
位置検出の基準となる信号（Ｚ相信号）を得るようにし
ている。

【０００４】このとき、上記第２トラックの基準磁極部
は、通常、上述した第１トラックにおける一対のＮ極及
びＳ極からなる１つの位置検出用磁極部と同程度の着磁
幅にて記録されており、その第２トラックにおける基準
磁極部以外の領域は、無着磁状態になされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来装置では、第２トラックにおける基準磁極部以外の
無着磁領域に、プラスチックマグネットやフェライト磁
石などのような日常的に使用されるマグネット類が近付
づけられただけで、その第２トラックの無着磁領域は、
初期磁化曲線に沿って容易に磁化されてしまう。このよ
うに無着磁領域に対して予期しない着磁が行われると、
本来の基準磁極部以外の領域から、無用な信号が発せら
れることとなってしまい、検出エラー状態に陥るおそれ
がある。上述した第２トラックの無着磁領域に対する磁
化現象は、通常のマグネット類が近接する場合に限られ
ず、例えば、作業中に帯磁されてしまったドライバ等
を、誤って落とすなどにより第２トラックに接触させて
しまった場合などにおいても容易に発生する。

【０００６】そこで本発明は、簡易な構造で、磁気記録
媒体に対して帯磁された物が近付けられたり接触したり
した場合においても、磁化現象を生じることなく安定し
た検出動作を維持することができるようにした磁気式位
置又は移動速度検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明では、固定部材と、この固定部材
に対向しながら移動する移動部材と、これら固定部材及
び移動部材のいずれか一方側の部材に設けられた磁気記
録媒体と、上記固定部材及び移動部材のうちの他方側の
部材に設けられた磁気検出器とを備え、上記移動部材の
移動方向に沿って前記磁気記録媒体に記録された着磁ト
ラックの磁気信号を、前記磁気検出器により検出して前
記移動部材の位置又は移動速度を検出するものであっ
て、前記磁気記録媒体の磁気トラックは、トラック方向
の全長にわたって位置検出用磁極部が連続的に着磁され
た第１トラックと、その第１トラックの位置検出用磁極
部の基準磁極部がトラック方向の少なくとも一箇所に着
磁された第２トラックと、を有する磁気式位置又は移動
速度検出装置において、上記第２トラックの全長領域の
うちの前記基準磁極部以外の領域には、上記基準磁極部
とは異なる着磁状態で記録された補助磁極部が設けら
れ、当該第２トラックの全長に着磁が施されている。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載の補助磁極部は、当該補助磁極部の着磁電流方
向が、前記基準磁極部とは逆方向に設定されることによ
り形成されている。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明では、前記請
求項１記載の補助磁極部の着磁の大きさは、前記基準磁
極部との境界部分において基準磁極部に対して滑らかに
連続するように変化している。

【００１０】さらにまた、請求項４記載の発明では、前
記請求項３記載の補助磁極部における着磁の絶対値は、
前記基準磁極部から、当該基準磁極部のトラック方向の
着磁幅以上に離間した部位まで連続的に増大している

【００１１】また、請求項５記載の発明では、前記請求
項３記載の補助磁極部における着磁の絶対値は、前記基
準磁極部における着磁の絶対値と同程度かそれ以上に設
定されている。

【００１２】このような構成を有する請求項１記載の発
明によれば、第２トラックの基準磁極部以外の部分に補
助磁極部が着磁されていることにより、上記第２トラッ
クの全長にわたって着磁が施されていることから、磁化
され易い無着磁領域は存在しなくなっており、その結
果、通常の磁気的環境では容易に磁化されることがなく
なり、必要な基準信号が安定して得られる。

【００１３】また、第２トラックの補助磁極部は、請求
項２記載の発明のように着磁電流を逆方向に設定するこ
とによって容易に成形可能となる。

【００１４】さらに請求項３記載の発明のように、第２
トラックの補助磁極部の大きさを、基準磁極部に対して
滑らかに連続するように変化させ、補助磁極部に急激な
変化がないようにしておけば、基準磁極部と補助磁極部
との境界部分に無用なピーク部が形成されなくなり、一
層安定した信号検出が可能となる。

【００１５】さらにまた、請求項４記載又は請求項５記
載の発明のように、第２トラックの補助磁極部を、基準
磁極部の着磁幅と同程度にまで連続変化させ、或いは第
２トラックの補助磁極部の大きさを、基準磁極部と同程
度以上に設定しておけば、無用なピーク部の発生は確実
に防止される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。まず、図１に示されてい
る実施形態にかかるインクリメンタル型の磁気エンコー
ダ１は、リニアモータ等に取り付けられて用いられる直
線移動型の位置検出装置を構成しており、磁気記録媒体
としての長尺帯状の検出マグネット２と、この検出マグ
ネット２に近接対面するように配置された磁気検出器と
しての磁気センサー３とを備えている。これらの検出マ
グネット２及び磁気センサー３は、図示を省略した固定
部材、又はその固定部材に対向しながら移動する移動部
材のうちのいずれか一方向側及び他方側の部材にそれぞ
れ取り付けられて使用されるが、上記検出マグネット２
の表面には、移動部材の移動方向に沿って磁気トラック
が記録されており、その磁気トラックの磁気信号が、前
記磁気センサー３により検出されて、移動部材の位置又
は移動速度が検出される構成になされている。

【００１７】上記磁気センサー３は、２組のセンサー部
３ｚ及び３ａｂを一体的に備えており、それらの各セン
サー部３ｚ及び３ａｂの各々は、強磁性体の薄膜で構成
した磁気抵抗素子（ＭＲ素子）Ｒ１〜Ｒ４及びＲ５〜Ｒ
８を内部にそれぞれ備えている。そして、前記検出マグ
ネット２の磁気トラックに記録された磁気信号に応じた
磁界が加えられることによって、上記各センサー部３ｚ
及び３ａｂに設けられた磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４及びＲ
５〜Ｒ８の内部抵抗が減少し、それらの各抵抗変化が、
例えば図２の（ａ）及び（ｂ）に示されているような各
回路によって、所定の位置検出信号（Ｚout1，Ｚout2及
びＡout，Ｂout）としてそれぞれ得られるようになって
いる。

【００１８】より詳しくは、前記検出マグネット２の磁
気トラックには、当該検出マグネット２の長手方向に沿
って略平行に延在する第１トラック２ａ及び第２トラッ
ク２ｂが設けられている。そのうちの上記第１トラック
２ａには、トラック方向にＮ極とＳ極とが交互に連続し
て着磁された位置検出用磁極部２ａ１が設けられてお
り、その位置検出用磁極部２ａ１に基づいて、図示を省
略した移動部材の移動に伴って上記磁気センサー３のセ
ンサー部３ａｂから位置検出信号（ＡＢ相信号）が連続
的に得られるようになっている。

【００１９】また、上記第１トラック２ａに隣接して設
けられた第２トラック２ｂには、位置検出の基準となる
信号（Ｚ相信号）を得るための基準磁極部２ｂ１が、ト
ラック方向の少なくとも一箇所又は複数箇所に形成され
ている。このときの基準磁極部２ｂ１は、上述した第１
トラック２ａにおける一対のＮ極又はＳ極からなる１つ
の位置検出用磁極部２ａ１のトラック方向の着磁幅λと
同程度の着磁幅にて記録されており、その基準磁極部２
ｂ１に基づいて、上記磁気センサー３のセンサー部３ｚ
から基準信号（Ｚ相信号）が得られるようになってい
る。

【００２０】一方、上記第２トラック２ｂの全長領域の
うち、前記基準磁極部２ｂ１以外の領域には、上記基準
磁極部２ｂ１とは異なる着磁状態で記録された補助磁極
部２ｂ２が設けられている。そして、このように補助磁
極部２ｂ２が、上記基準磁極部２ｂ１に付加的に設けら
れていることによって、上記第２トラック２ｂの全長領
域が着磁状態になされている。

【００２１】このとき、上記補助磁極部２ｂ２は、図示
を省略した着磁機の着磁電流を、上記基準磁極部２ｂ１
とは逆向きに設定することにより形成されている。すな
わち、まず図３（ａ）に示されているように、上記基準
磁極部２ｂ１を形成する部位に対しては、λ／２のトラ
ック幅に相当する時間の間に、正弦波状の正の着磁電流
Ａが与えられる。一方、その基準磁極部２ｂ１を形成す
るための正の弦波状着磁電流Ａの前後には、それとは逆
向きの負の着磁電流Ｂが与えられ、その負の着磁電流Ｂ
によって、上述した補助磁極部２ｂ２の着磁が行われる
ようになっている。

【００２２】このとき、上記補助磁極部２ｂ２の着磁の
大きさ、すなわち上述した負の着磁電流Ｂの絶対値は、
前記基準磁極部２ｂ１との境界部分において、当該基準
磁極部２ｂ１に対して滑らかに連続するように変化して
おり、上記補助磁極部２ｂ２の着磁の絶対値は、上記基
準磁極部２ｂ１からトラック方向に離れるに従って連続
的に増大するような滑らかな曲線に設定されている。そ
して、この補助磁極部２ｂ２における着磁の絶対値は、
上記基準磁極部２ｂ１におけるトラック方向の長さ（λ
／２）以上離間した部位において、基準磁極部２ｂ１の
着磁の絶対値とほぼ同じかやや大きくなるように設定さ
れている。

【００２３】このような図３（ａ）に示された着磁電流
Ａ，Ｂの設定によって着磁された第２トラック２ｂを用
いた場合には、上述した磁気センサー３のセンサー部３
ｚからは、例えば図３（ｂ）に示されているようなセン
サー出力が得られ、そのセンサー出力の主ピーク部に相
当する部分に、図３（ｃ）に示されているような基準信
号（Ｚ相出力）が良好に得られる。

【００２４】これに対して、上記補助磁極部２ｂ２の着
磁電流Ｂが、例えば図４（ａ）に示されているように、
基準磁極部２ｂ１との境界部分において急激に変化する
ように設定されていると、磁気センサー３のセンサー部
３ｚからのセンサー出力には、例えば図４（ｂ）に示さ
れているように、中央の本来の主ピーク部の前後両側に
第２のピーク部が現出することとなり、その結果、図４
（ｃ）に示されているように、基準信号（Ｚ相信号）の
前後両側に、無用なエラー信号が生成されてしまう。

【００２５】このように本実施形態では、第２トラック
２ｂの基準磁極部２ｂ１以外の領域に補助磁極部２ｂ２
が着磁され、それによって当該第２トラック２ｂの全長
領域に着磁が施された状態としているので、従来のよう
な磁化され易い無着磁領域が存在しなくなっており、従
って、通常の磁気的環境では第２トラック２ｂが容易に
磁化されることがなくなり、必要な基準信号が安定して
得られる。

【００２６】このとき本実施形態では、補助磁極部２ｂ
２の着磁の絶対値を、基準磁極部２ｂ１の着磁の絶対値
とほぼ同じかやや大きくなるように設定されていること
から、上述した作用は確実に得られる。

【００２７】また、上記第２トラック２ｂの補助磁極部
２ｂ２は、本実施形態のように着磁電流を逆方向に設定
することによって容易に成形可能となる。

【００２８】さらに本実施形態では、第２トラック２ｂ
の補助磁極部２ｂ２の大きさを、基準磁極部２ｂ１に対
して滑らかに連続するように変化させていることによっ
て、補助磁極部２ｂ２に急激な変化がないようにしてい
るので、基準磁極部２ｂ１と補助磁極部２ｂ２との境界
部分において無用なピーク部の発生がなくなり、一層安
定した信号検出が可能となっている。

【００２９】一方、前記第２トラック２ｂにおける基準
磁極部２ｂ１及び補助磁極部２ｂ２の着磁電流Ａ，Ｂ
を、例えば図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されている
ように設定することとしても、上述した実施形態と同様
な出力信号が得られる。すなわち、図５（ａ）では、補
助磁極部２ｂ２の着磁電流の境界部分を直線的に変化さ
せており、図５（ｂ）は、基準磁極部２ｂ１を矩形波状
に設定したものであり、図５（ｃ）では、基準磁極部２
ｂ１を矩形波状に設定し、かつ補助磁極部２ｂ２の着磁
電流の境界部分を直線的に変化させている。

【００３０】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。

【００３１】例えば、上述した実施形態は、リニアモー
タ等に取り付けられて用いられる直線移動型の位置検出
装置に本発明を適用したものであるが、それ以外の回転
移動型の位置検出装置に対しても本発明は同様に適用す
ることができる。また、本発明は、上記実施形態のよう
なインクリメンタル型磁気エンコーダ以外の多種多様な
磁気式位置又は移動速度検出装置に対しても同様に適用
することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように請求項１記載の発明に
かかる磁気検出装置は、磁気記録媒体における第２トラ
ックの基準磁極部以外の部分に、補助磁極部を着磁する
ことによって、上記第２トラックの全長にわたって着磁
を施し、磁化され易い無着磁領域を皆無としたものであ
るから、通常の磁気的環境では容易に磁化されることが
なくなり、必要な基準信号が安定して得られることとな
り、簡易な構造で、磁気記録媒体に対して帯磁された物
が近付けられたり接触したりした場合においても、磁化
現象を生じることなく安定した検出動作を維持すること
ができ、磁気検出装置の信頼性を向上させることができ
る。

【００３３】また、請求項２記載の発明にかかる磁気検
出装置は、第２トラックの補助磁極部を着磁電流の逆方
向設定によって容易に成形可能としたものであるから、
上述した請求項１にかかる装置の生産性を高めることが
できる。

【００３４】さらに請求項３記載の発明にかかる磁気検
出装置は、第２トラックの補助磁極部の大きさを、基準
磁極部に対して滑らかに連続するように変化させ、補助
磁極部に急激な変化がないようにして、基準磁極部と補
助磁極部との境界部分に無用なピーク部を形成させない
ようにしたものであるから、一層安定した信号検出が可
能となり、上述した請求項１の効果をさらに向上させる
ことができる。

【００３５】さらにまた、請求項４記載又は請求項５記
載の発明にかかる磁気検出装置は、第２トラックの補助
磁極部を、基準磁極部の着磁幅と同程度にまで連続変化
させ、或いは第２トラックの補助磁極部の大きさを、基
準磁極部と同程度以上に設定することによって、無用な
ピーク部の発生を確実に防止したものであるから、上述
した請求項１の効果を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる磁気式位置又は移
動速度検出装置における要部の構成を表した外観斜視説
明図である。

【図２】図１に示された装置の磁気検出器に設けられた
２組の磁気センサー部にそれぞれ対応した出力回路の一
例を表した回路説明図である。

【図３】図１に示された装置の第２トラックを着磁する
ための着磁電流（ａ）、その着磁電流により形成された
第２トラックの検出出力信号（ｂ）、その第２トラック
の検出出力信号により得られたＺ相信号（ｃ）を表した
線図である。本発明の更に他の実施形態にかかる要部を
拡大して表した部分水平断面説明図である。

【図４】不良な第２トラックが着磁されてしまう場合の
着磁電流（ａ）、その着磁電流により形成された第２ト
ラックの検出出力信号（ｂ）、その第２トラックの検出
出力信号により得られたＺ相信号（ｃ）を表した線図で
ある。

【図５】第２トラックを着磁する着磁電流の他の例を表
した線図である。

【符号の説明】

１ インクリメンタル型磁気エンコーダ ２ 検出マグネット（磁気記録媒体） ２ａ 第１トラック ２ａ１ 位置検出用磁極部 ２ｂ 第２トラック ２ｂ１ 基準磁極部 ２ｂ２ 補助磁極部 ３ 磁気センサー（磁気検出器） ３ｚ，３ａｂ センサー部 Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ５〜Ｒ８ 磁気抵抗素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部材と、この固定部材に対向しなが
   ら移動する移動部材と、これら固定部材及び移動部材の
   いずれか一方側の部材に設けられた磁気記録媒体と、上
   記固定部材及び移動部材のうちの他方側の部材に設けら
   れた磁気検出器とを備え、上記移動部材の移動方向に沿
   って前記磁気記録媒体に記録された着磁トラックの磁気
   信号を、前記磁気検出器により検出して前記移動部材の
   位置又は移動速度を検出するものであって、 前記磁気記録媒体の磁気トラックは、トラック方向の全
   長にわたって位置検出用磁極部が連続的に着磁された第
   １トラックと、その第１トラックの位置検出用磁極部の
   基準磁極部がトラック方向の少なくとも一箇所に着磁さ
   れた第２トラックと、を有する磁気式位置又は移動速度
   検出装置において、 上記第２トラックの全長領域のうちの前記基準磁極部以
   外の領域には、上記基準磁極部とは異なる着磁状態で記
   録された補助磁極部が設けられ、当該第２トラックの全
   長に着磁が施されていることを特徴とする磁気式位置又
   は移動速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記補助磁極部は、当該補助磁極部の着
   磁電流方向が、前記基準磁極部とは逆方向に設定される
   ことにより形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の磁気式位置又は移動速度検出装置。
3. 【請求項３】 前記補助磁極部の着磁の大きさは、前記
   基準磁極部との境界部分において基準磁極部に対して滑
   らかに連続するように変化していることを特徴とする請
   求項１記載の磁気式位置又は移動速度検出装置。
4. 【請求項４】 前記補助磁極部における着磁の絶対値
   は、前記基準磁極部から、当該基準磁極部のトラック方
   向の着磁幅以上に離間した部位まで連続的に増大してい
   ることを特徴とする請求項３記載の磁気式位置又は移動
   速度検出装置。
5. 【請求項５】 前記補助磁極部における着磁の絶対値
   は、前記基準磁極部における着磁の絶対値と同程度かそ
   れ以上に設定されていることを特徴とする請求項３記載
   の磁気式位置又は移動速度検出装置。