JP2006084409A - Magnetometric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械や実装装置において可動部等の移動位置などを検出するために用いられる磁気センサ装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic sensor device used for detecting a moving position of a movable part or the like in a machine tool or a mounting apparatus.
磁気式リニアエンコーダなどの磁気センサ装置では、感磁面を構成する磁気抵抗素子を搭載したヘッドと、ヘッドとの相対移動方向に沿ってS極およびN極が交互に配列され磁気スケールとを対向配置させ、ヘッドと磁気スケールの相対移動を磁気的に検出して、その移動位置や移動速度などを検出する(例えば、特許文献1、2参照)。
In a magnetic sensor device such as a magnetic linear encoder, a head mounted with a magnetoresistive element constituting a magnetosensitive surface, and an S pole and an N pole are alternately arranged along the relative movement direction of the head to face a magnetic scale. The magnetic head is disposed, and the relative movement between the head and the magnetic scale is detected magnetically, and the movement position, movement speed, and the like are detected (for example, see
ここで、磁気抵抗素子は、アルミニウムダイカスト品や樹脂成形品、あるいは機械加工品からなるセンサホルダに保持されている。また、磁気抵抗素子によって構成された感磁面については、磁気スケールと一定の隙間を介し、かつ、磁気スケールに対して傾くことなく配置する必要があるので、センサホルダの底面と感磁面が同一面内に位置するようにし、センサホルダの底面全体を基準面にしてセンサホルダ(感磁面)の位置や姿勢を調整している。
しかしながら、センサホルダをアルミニウムダイカスト品や樹脂成形品、あるいは機械加工品から構成した場合、感磁面に対する基準面となるべきセンサホルダの底面全体に平面精度を確保するのが困難である。このため、センサホルダの底面全体を基準面にしてセンサホルダや感磁面の位置や姿勢を調整すると、磁気スケールとの隙間寸法に大きな誤差が発生し、また感磁面に傾きが発生するという問題点がある。 However, when the sensor holder is composed of an aluminum die-cast product, a resin molded product, or a machined product, it is difficult to ensure planar accuracy over the entire bottom surface of the sensor holder that should be the reference surface for the magnetically sensitive surface. For this reason, if the position and orientation of the sensor holder and the magnetic sensitive surface are adjusted with the entire bottom surface of the sensor holder as the reference surface, a large error occurs in the gap dimension with the magnetic scale, and the magnetic sensitive surface is inclined. There is a problem.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、センサホルダの感磁面が形成された面を基準にした場合でも、感磁面を高い精度で所定の位置に所定の姿勢で配置可能な磁気センサ装置を提供することにある。 In view of the above problems, the problem of the present invention is that even when the surface of the sensor holder on which the magnetosensitive surface is formed is used as a reference, the magnetosensitive surface can be placed at a predetermined position and in a predetermined posture with high accuracy. The object is to provide a magnetic sensor device.
上記課題を解決するために、本発明では、感磁面を構成する磁気抵抗素子がセンサホルダに保持されたヘッドと、該ヘッドとの相対移動方向に沿ってS極およびN極が交互に配列され、前記感磁面に対向配置された磁気スケールとを有する磁気センサ装置において、前記センサホルダの前記感磁面が形成された面には、該面での前記感磁面の高さ位置を示す基準面が他の領域よりも部分的に突出した領域として構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a head in which a magnetoresistive element constituting a magnetosensitive surface is held by a sensor holder, and S poles and N poles are alternately arranged along the relative movement direction of the head. In the magnetic sensor device having a magnetic scale opposed to the magnetosensitive surface, the surface of the sensor holder on which the magnetosensitive surface is formed has a height position of the magnetosensitive surface on the surface. The reference plane shown is configured as a region partially protruding from the other regions.
本発明では、感磁面に対する基準面が、感磁面が形成された面全体ではなく、その一部の領域であり、このような一部の領域であれば、高い平面精度を確保することも容易である。従って、本発明によれば、平面精度が高い基準面をセンサホルダに形成することができるので、この基準面に基づいて、感磁面の位置や姿勢を設定すれば、感磁面を高い精度で所定の位置に所定の姿勢で配置できる。 In the present invention, the reference surface with respect to the magnetosensitive surface is not the entire surface on which the magnetosensitive surface is formed, but a partial region thereof. If such a partial region is used, high planar accuracy is ensured. Is also easy. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a reference surface with high planar accuracy on the sensor holder. Therefore, if the position and orientation of the magnetosensitive surface are set based on the reference surface, the magnetosensitive surface is highly accurate. Can be placed in a predetermined position at a predetermined position.
本発明において、前記センサホルダの前記感磁面が形成された面では、例えば、当該感磁面を含む領域が前記基準面として周辺領域から突出している。 In the present invention, on the surface of the sensor holder on which the magnetosensitive surface is formed, for example, a region including the magnetosensitive surface protrudes from the peripheral region as the reference surface.
この場合、前記基準面には前記磁気抵抗素子を露出させる開口が形成され、前記開口の内側には、前記感磁面と前記基準面が同一の高さ位置となるように前記磁気抵抗素子が配置されていることが好ましい。 In this case, an opening for exposing the magnetoresistive element is formed in the reference surface, and the magnetoresistive element is disposed inside the opening so that the magnetosensitive surface and the reference surface are at the same height position. It is preferable that they are arranged.
本発明において、前記センサホルダの前記感磁面が形成された面では、当該感磁面を避けた周辺領域に前記基準面が形成されている構成であってもよい。このように構成すると、突部からなる基準面が周辺領域に形成されているので、センサホルダの感磁面が形成された面を接置面として、センサホルダをテーブルなどの上に置いた場合に、センサホルダは傾くことなく安定した状態にテーブル上に載置されるという利点がある。 In this invention, the structure by which the said reference surface was formed in the peripheral area | region which avoided the said magnetic sensitive surface may be sufficient as the surface in which the said magnetic sensitive surface of the said sensor holder was formed. With this configuration, since the reference surface consisting of the protrusions is formed in the peripheral region, when the sensor holder is placed on a table or the like with the surface on which the magnetic sensitive surface of the sensor holder is formed as a mounting surface In addition, there is an advantage that the sensor holder is placed on the table in a stable state without tilting.
本発明において、前記センサホルダの前記感磁面が形成された面では、前記基準面のみに機械加工が施されていることが好ましい。このように構成すると、基準面の平面精度を向上できる。また、基準面は一部領域のみに形成されているので、面全体を機械加工する場合と違って、加工作業に要する時間が短い。 In the present invention, it is preferable that only the reference surface is machined on the surface of the sensor holder on which the magnetosensitive surface is formed. If comprised in this way, the plane precision of a reference plane can be improved. Further, since the reference surface is formed only in a part of the region, the time required for the machining operation is short unlike the case of machining the entire surface.
本発明に係る磁気センサ装置のヘッドでは、感磁面に対する基準面が、感磁面が形成された面の一部の領域であり、このような一部の領域であれば、高い平面精度を確保することも容易である。従って、本発明によれば、平面精度が高い基準面をセンサホルダに形成することができるので、この基準面に基づいて、感磁面の位置や姿勢を設定すれば、感磁面を高い精度で所定の位置に所定の姿勢で配置できる。それ故、検出感度の高い磁気センサ装置を実現することができる。 In the head of the magnetic sensor device according to the present invention, the reference surface with respect to the magnetic sensitive surface is a partial region of the surface on which the magnetic sensitive surface is formed. It is easy to secure. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a reference surface with high planar accuracy on the sensor holder. Therefore, if the position and orientation of the magnetosensitive surface are set based on the reference surface, the magnetosensitive surface is highly accurate. Can be placed in a predetermined position at a predetermined position. Therefore, a magnetic sensor device with high detection sensitivity can be realized.
図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[磁気センサ装置の構成]
(全体構成)
図1は、本発明を適用した磁気センサ装置(磁気式リニアエンコーダ)の説明図である。なお、以下の説明において、直交する3方向のうち、磁気スケールの幅方向をX方向、磁気スケールの長さ方向をY方向、高さ方向をZ方向とする。
[Configuration of magnetic sensor device]
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic sensor device (magnetic linear encoder) to which the present invention is applied. In the following description, among the three orthogonal directions, the width direction of the magnetic scale is the X direction, the length direction of the magnetic scale is the Y direction, and the height direction is the Z direction.
図1において、本形態の磁気センサ装置1は、磁気式リニアエンコーダであり、磁気抵抗素子によって感磁面が底面に形成されたヘッド5と、このヘッド5の感磁面に対向する磁気スケール3とを有している。磁気スケール3には、A相、B相、Z相などの着磁が施されており、長さ方向(移動方向)に沿ってN極とS極が交互に配列されている。このような磁気センサ装置1では、移動テーブルなどの可動体の側に磁気スケール3を直線的に配置する一方、磁気スケール3に対向するようにヘッド5を配置しておき、ヘッド5からの出力信号に基づいて、移動テーブルの移動位置や移動速度などを検出する。
In FIG. 1, a
(ヘッド5の構成)
図2(a)、(b)は、図1に示す磁気センサ装置に用いたヘッドを、感磁面を備えた底面の側からみた説明図である。図3(a)、(b)は、図1に示す磁気センサ装置におけるヘッドと磁気スケールとの位置関係を示す説明図、およびヘッドの右側面図である。
(Configuration of head 5)
2A and 2B are explanatory views of the head used in the magnetic sensor device shown in FIG. 1 as viewed from the bottom side provided with a magnetic sensitive surface. 3A and 3B are an explanatory diagram showing a positional relationship between the head and the magnetic scale in the magnetic sensor device shown in FIG. 1, and a right side view of the head.
図1、図2(a)、(b)、および図3(a)、(b)に示すように、ヘッド5は、略直方体形状の枡状のアルミニウムダイカスト品からなるセンサホルダ6と、このセンサホルダ6の右側開口を覆う矩形のカバー61と、センサホルダ6内に接続されたケーブル7とを備えている。センサホルダ6には、その背面にケーブル挿入穴67が形成され、正面にもケーブル挿入穴として利用可能な穴68が形成されている。このため、センサホルダ6のいずれの側からケーブル7を引き出す場合でも、共通のセンサホルダ6を用いることができる。
As shown in FIG. 1, FIG. 2 (a), (b), and FIG. 3 (a), (b), the
センサホルダ6において、磁気スケール3と対向する底面55には、開口57が形成されており、この開口57に磁気抵抗素子10を配置することにより、磁気抵抗素子10の外側の面で感磁面50が構成される。
In the
また、本形態では、センサホルダ6の底面55には、感磁面50が形成されている中央領域のみがその周辺領域よりも0.2mm〜1.0mmだけ部分的に突き出た平坦な基準面56になっており、この基準面56は、底面55全体の面積の約1/2倍程度である。ここで、磁気抵抗素子10の外側の面(感磁面50)は、センサホルダ6の基準面56と同一の平面上に位置しており、基準面56は、底面55での感磁面50の高さ位置を示している。
Further, in this embodiment, on the
(ヘッド5の組み立て方法および位置調整方法)
このような構成のヘッド5を組み立てる際には、まず、可撓性基板(図示せず)が接続された磁気抵抗素子10を開口57に配置するとともに、磁気抵抗素子10の裏面側を接着剤でセンサホルダ6に固定する。その際、磁気抵抗素子10の外側の面(感磁面50)が基準面56と同一の高さ位置になるように磁気抵抗素子10の位置を調整する。次に、開口57において磁気抵抗素子10の周りを封止剤91で埋めて、磁気抵抗素子10をセンサホルダ6に固定する。次に、可撓性基板を回路基板(図示せず)に接続するなどの作業を行った後、ケーブル7をケーブル挿入穴67からセンサホルダ6内に挿入して、ケーブル7を回路基板に接続する。しかる後には、センサホルダ6の開口を覆うようにカバー61を取り付ける。このようにしてヘッド5が完成する。
(Assembly method and position adjustment method of the head 5)
When assembling the
このように構成したヘッド5については、感磁面50が形成された底面55を磁気スケール3に対して正確に対向させる必要がある。そこで、本形態では、図1に示すようにヘッド5と磁気スケール3とを配置する際、ヘッド5の底面55のうち、基準面56を磁気スケール3の上面に接触させてヘッド5の基準姿勢を決めた後、そのまま、ヘッド5を磁気スケール3から所定の寸法だけ浮かせ、ヘッド5の位置および姿勢を決める。その結果、基準面56を基準に感磁面50の位置および姿勢が決まることになる。
For the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、ヘッド5の底面55では、感磁面50を含む中央領域が基準面56として、その周辺領域よりも0.2mm〜1.0mmだけ突き出た面になっており、この基準面56の面積は、底面55全体の面積の約1/2しかなく狭い。従って、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ6を製作する際、この基準面56だけのように狭い領域であれば高い平面精度を確保することができる。また、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ6を製作した後、この基準面56のみを機械加工して、基準面56に高い平面精度を確保することも容易である。すなわち、ヘッド5の底面55のうち、感磁面50が形成されている底面中央領域のみが基準面56になっているので、機械加工などを施す領域が狭く、加工時間が短くて済む。
(Main effects of this form)
As described above, in the present embodiment, on the
それ故、本形態によれば、ヘッド5の底面55を磁気スケール3の上面に接触させて基準姿勢を決める際、平面精度の高い基準面56のみが磁気スケール3の上面に接触するので、基準面56全体が磁気スケール3に確実に密接し、ヘッド5の姿勢を正確に出すことができる。従って、ヘッド5をこの姿勢のまま所定の寸法だけ浮かせれば、感磁面50と磁気スケール3との隙間寸法や姿勢についても高い精度で設定することができるので、感度の高い磁気センサ装置1を構成できる。
Therefore, according to the present embodiment, when the reference posture is determined by bringing the
さらに、感磁面50(基準面56)がセンサホルダ6の底面55から突き出た位置にあるため、ヘッド5を磁気スケール3に対向させた状態で、ヘッド5と磁気スケール3との隙間を覗き込んで、感磁面50の状態を確認することもできる。
Further, since the magnetosensitive surface 50 (reference surface 56) is located at a position protruding from the
[他の実施の形態]
なお、上記形態では、センサホルダ6の底面55において、感磁面50を含む底面55の中央領域がその周辺領域よりも部分的に突き出た基準面56になっていたが、図4に示すように、センサホルダ6の底面55において、感磁面50を避けた周辺領域に基準面59が形成されている構成であってもよい。すなわち、図4に示す例では、センサホルダ6の底面55には開口57が形成されており、この開口57に磁気抵抗素子10を配置し、封止剤91で固定することにより、磁気抵抗素子10の外側の面で感磁面50が構成されている。
[Other embodiments]
In the above embodiment, in the
また、センサホルダ6の底面55には、感磁面50を挟む両側に2本の基準面59が形成されており、この基準面59は、その他の領域よりも0.2mm〜1.0mmだけ部分的に突き出ている。ここで、磁気抵抗素子10の外側の面(感磁面50)は、センサホルダ6の底面55と同一の平面上に位置している一方、基準面59の底面55からの突出寸法が0.2mm〜1.0mmのいずれかの値に設定されている。このため、基準面59は、底面55での感磁面50の高さ位置を示している。
In addition, two
このように構成した場合も、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ6を製作する際、基準面59だけであれば、その領域が狭いので、基準面59に高い平面精度を確保することができる。また、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ6を製作した後、この基準面59のみを機械加工して基準面59に高い平面精度を確保する場合でも、機械加工すべき面積が狭いので、加工時間が短くて済む。
Even in such a configuration, when the
それ故、本形態によれば、センサホルダ6が平面精度の高い基準面59を備えているので、ヘッド5の底面55を磁気スケール3の上面に接触させて基準姿勢を決める際、平面精度の高い基準面59のみが磁気スケール3の上面に接触する。従って、基準面59全体が磁気スケール3に密接し、ヘッド5の姿勢を正確に出すことができる。従って、ヘッド5をこの姿勢のまま所定の寸法だけ浮かせれば、感磁面50と磁気スケール3との隙間寸法や姿勢についても高い精度で設定することができるので、感度の高い磁気センサ装置1を構成できる。
Therefore, according to this embodiment, since the
また、基準面59がセンサホルダ6の底面55から突き出た位置にあるため、ヘッド5を磁気スケール3に対向させた状態で、ヘッド5と磁気スケール3との隙間を覗き込んで、感磁面50の状態を確認することもできる。
Further, since the
さらにまた、センサホルダ6の感磁面50が形成されている底面55を接置面として、センサホルダ6をテーブルなどの上に置いた場合に、センサホルダ6は傾くことなく安定した状態にテーブル上に載置されるという利点がある。
Furthermore, when the
なお、上記形態では、センサホルダ6をアルミニウムダイカスト品で構成した場合を説明したが、センサホルダ6を樹脂成形品あるいは機械加工品から構成した場合に本発明を適用してもよい。
In addition, although the case where the
1 磁気センサ装置(磁気式リニアエンコーダ)
3 磁気スケール
5 ヘッド
6 センサホルダ
7 ケーブル
10 磁気抵抗素子
50 感磁面
55 ヘッドの底面
56、59 基準面
1 Magnetic sensor device (magnetic linear encoder)
3
Claims (5)
前記センサホルダの前記感磁面が形成された面には、該面での前記感磁面の高さ位置を示す基準面が他の領域よりも部分的に突出した領域として構成されていることを特徴とする磁気センサ装置。 A head in which a magnetoresistive element constituting a magnetosensitive surface is held by a sensor holder, and a S pole and a N pole are alternately arranged along the relative movement direction of the head, and a magnet arranged opposite to the magnetosensitive surface. In a magnetic sensor device having a scale,
On the surface of the sensor holder on which the magnetosensitive surface is formed, a reference surface indicating the height position of the magnetosensitive surface on the surface is configured as a region partially protruding from other regions. A magnetic sensor device.
前記開口の内側には、前記感磁面と前記基準面が同一の高さ位置となるように前記磁気抵抗素子が配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。 In Claim 2, the opening for exposing the magnetoresistive element is formed in the reference plane,
The magnetic sensor device, wherein the magnetoresistive element is arranged inside the opening so that the magnetosensitive surface and the reference surface are at the same height position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004271560A JP2006084409A (en) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Magnetometric sensor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010171137A (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Toshiba Corp | Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor device |
-
2004
- 2004-09-17 JP JP2004271560A patent/JP2006084409A/en active Pending
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