JP2011214850A - Position detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detector which enlarges a distance between a magnetic sensor and a magnetic scale surface.SOLUTION: The position detector 1 is equipped with: the magnetic scale 3 which has a surface 3a extending along the direction (x direction) of movement of an object being a position detection target and is magnetized so that the N-pole and the S-pole appear alternately along the x direction in the surface 3a; a plurality of magnetic bodies 5 which are disposed on the surface 3a for the individual poles that appear on the surface 3a; and the magnetic sensor 2 which is constituted to be movable together with the object and disposed opposite to the surface 3a. The magnetic bodies 5 are disposed at the central parts in the x direction of the corresponding magnetic poles respectively.

Description

本発明は位置検出装置に関し、特に磁気スケール及び磁気センサーを用いる位置検出装置に関する。   The present invention relates to a position detection device, and more particularly to a position detection device using a magnetic scale and a magnetic sensor.

マウンターなどの産業機器には、移動する物体の位置を検出するために、磁気を利用して物体の位置検出を行う位置検出装置を備えるものがある(例えば特許文献1を参照)。   Some industrial equipment such as a mounter includes a position detection device that detects the position of an object using magnetism in order to detect the position of a moving object (see, for example, Patent Document 1).

図12は、本発明の背景技術による位置検出装置10を示す図である。同図に示すように、位置検出装置10は、位置検出対象の物体(不図示)に貼付される磁気センサー20と、物体の移動方向(図示したx方向)に延伸する表面30aを有し、この表面30aにN極とS極とが交互に現れるように着磁した磁気スケール30とを備えている。   FIG. 12 is a diagram showing a position detection device 10 according to the background art of the present invention. As shown in the figure, the position detection device 10 has a magnetic sensor 20 attached to a position detection target object (not shown), and a surface 30a extending in the moving direction of the object (shown in the x direction) The surface 30a is provided with a magnetic scale 30 magnetized so that N poles and S poles appear alternately.

図12に示す矢印付の曲線は、磁気スケール30によって作られる磁界の磁力線を表している。同図に示すように、この磁界は、磁気スケール30の表面30aに形成される各磁極の中央付近に磁気反転領域Iを形成する。位置検出装置10は、磁気センサー20を利用してこの磁気反転領域Iを検出する機能を有しており、物体の移動に伴って検出された磁気反転領域Iの数をカウントすることで、物体の位置(移動距離)を検出する。あるいは、磁気センサー2の出力値からデータテーブルを基に、物体の位置(移動位置)を検出してもよい。ここで、データテーブルは磁気センサー2の移動距離に応じて、磁気センサー2の出力値と位置検出対象(不図示)の移動距離とが離散的に対応するものであってもよい。   A curve with an arrow shown in FIG. 12 represents a magnetic field line of a magnetic field created by the magnetic scale 30. As shown in the figure, this magnetic field forms a magnetic reversal region I in the vicinity of the center of each magnetic pole formed on the surface 30 a of the magnetic scale 30. The position detection device 10 has a function of detecting the magnetic reversal region I using the magnetic sensor 20, and counts the number of magnetic reversal regions I detected along with the movement of the object. The position (movement distance) of is detected. Alternatively, the position (movement position) of the object may be detected from the output value of the magnetic sensor 2 based on the data table. Here, in the data table, the output value of the magnetic sensor 2 and the movement distance of the position detection target (not shown) may correspond discretely according to the movement distance of the magnetic sensor 2.

特開昭61−82112号公報JP-A-61-82112

しかしながら、上記位置検出装置10では、正確な位置検出を行うために、磁気センサー20と磁気スケール30の表面30aとを極めて近接させる必要がある。そのために高精度な組み付けが必要となり、製造コストが高くなってしまっている。   However, in the position detection device 10, it is necessary to bring the magnetic sensor 20 and the surface 30 a of the magnetic scale 30 very close to each other in order to perform accurate position detection. Therefore, high-precision assembly is required, and the manufacturing cost is increased.

したがって、本発明の目的の一つは、磁気センサーと磁気スケール表面との間の距離を拡大できる位置検出装置を提供することにある。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a position detecting device capable of enlarging the distance between the magnetic sensor and the magnetic scale surface.

上記目的を達成するための本発明による位置検出装置は、位置検出対象の物体の移動方向に沿って延伸する表面を有し、該表面に前記移動方向に沿ってN極とS極とが交互に現れるように着磁した磁気スケールと、前記表面に配置された複数の磁性体と、前記物体とともに移動可能に構成され、かつ前記表面に対向して配置された磁気センサーとを備え、前記複数の磁性体は前記表面に現れる磁極ごとに設けられ、それぞれ対応する前記磁極の前記移動方向の中央部に配置されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a position detection apparatus according to the present invention has a surface extending along a moving direction of an object to be position-detected, and N poles and S poles alternate on the surface along the moving direction. A plurality of magnetic scales magnetized so as to appear on the surface, a plurality of magnetic bodies disposed on the surface, and a magnetic sensor configured to be movable together with the object and disposed to face the surface. The magnetic body is provided for each magnetic pole appearing on the surface, and is disposed in the center of the corresponding magnetic pole in the moving direction.

本発明によれば、磁気反転領域が強調されるので、磁気センサーと磁気スケール表面との間の距離を拡大できる。なお、本発明において「移動」とは、位置検出対象の物体と磁気スケールの相対的な移動を意味する。すなわち、例えば地表面を基準として考えると、磁気スケールが地表面に対して固定され、物体が地表面に対して移動することとしてもよいし、物体が地表面に対して固定され、磁気スケールが地表面に対して移動することとしてもよいし、物体・磁気スケールの双方が地表面に対して互いに異なる方向へ移動することとしてもよい。   According to the present invention, since the magnetic inversion region is emphasized, the distance between the magnetic sensor and the magnetic scale surface can be increased. In the present invention, “movement” means relative movement of the position detection target object and the magnetic scale. That is, for example, when the ground surface is considered as a reference, the magnetic scale may be fixed with respect to the ground surface, and the object may move with respect to the ground surface. It may be moved with respect to the ground surface, or both the object and the magnetic scale may be moved in different directions with respect to the ground surface.

上記位置検出装置において、前記各磁性体の前記移動方向の長さは、対応する前記磁極の前記移動方向の長さの26%以上60%以下であることが好適である。また、前記各磁性体の前記表面の法線方向の長さは、当該磁性体の幅の15%以下であることが好適である。また、前記磁気スケールの前記表面の法線方向の長さは、前記各磁極の幅の30%以上100%以下であることが好適である。   In the position detection device, it is preferable that the length of each magnetic body in the moving direction is not less than 26% and not more than 60% of the length of the corresponding magnetic pole in the moving direction. The length of the surface of each magnetic body in the normal direction is preferably 15% or less of the width of the magnetic body. The length of the surface of the magnetic scale in the normal direction is preferably 30% or more and 100% or less of the width of each magnetic pole.

また、上記位置検出装置において、前記各磁性体は、厚膜印刷によって前記表面に形成された磁性体膜であることとしてもよいし、前記各磁性体は、前記表面に貼り付けられた磁性体個片であることとしてもよい。   Further, in the position detection device, each of the magnetic bodies may be a magnetic film formed on the surface by thick film printing, and each of the magnetic bodies may be a magnetic body attached to the surface. It may be an individual piece.

本発明によれば、磁気反転領域が強調されるので、磁気センサーと磁気スケール表面との間の距離を拡大できる。   According to the present invention, since the magnetic inversion region is emphasized, the distance between the magnetic sensor and the magnetic scale surface can be increased.

本発明の実施の形態による位置検出装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the position detection apparatus 1 by embodiment of this invention. (a)(b)はそれぞれ、本発明の背景技術による位置検出装置と、本実施の形態による位置検出装置とについて、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。(A) and (b) show the result of simulating the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. 1 for the position detection device according to the background art of the present invention and the position detection device according to the present embodiment. FIG. 本発明の背景技術による位置検出装置と、本実施の形態による位置検出装置とのそれぞれについてのΔBを、棒グラフ化して示した図である。It is the figure which showed (DELTA) B about each of the position detection apparatus by the background art of this invention, and the position detection apparatus by this Embodiment on the bar graph. ,d,dをそれぞれ5mm、2mm、0.1mmに固定してdを0mmから5mmまで1mm単位で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。 5mm d 1, d 2, d 5 respectively, shows 2 mm, the variation of the difference ΔB when the d 4 fixed to 0.1mm changed in 1mm units from 0mm to 5 mm. 図4に示したdの値それぞれについて、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a result of simulating a magnetic field of a cross section corresponding to a region A illustrated in FIG. 1 for each value of d 4 illustrated in FIG. 4. ,d,dをそれぞれ5mm、2mm、2mmに固定してdを0.1mmから2mmまで4段階で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。 5mm d 1, d 2, d 4 , respectively, a diagram showing 2mm, the change in the difference ΔB when the d 5 is fixed to 2mm changed in four steps from 0.1mm to 2mm. 図6に示したdの値それぞれについて、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a result of simulating a magnetic field of a cross section corresponding to a region A illustrated in FIG. 1 for each value of d 5 illustrated in FIG. 6. ,d,dをそれぞれ5mm、2mm、0.1mmに固定してdを1mmから5mmまで4段階で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。 d 1, d 4, d 5, respectively 5 mm, illustrates 2 mm, the variation of the difference ΔB of changing in four steps fixed to 0.1mm and d 2 from 1mm to 5 mm. 図8に示したdの値それぞれについて、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a result of simulating a magnetic field of a cross section corresponding to a region A illustrated in FIG. 1 for each value of d 2 illustrated in FIG. 8. ,d,d,dをそれぞれ5mm、2mm、2mm、0.1mmに固定し、磁気スケール及び磁性体の材料を変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。 d 1, d 2, d 4 , d 5 respectively 5mm, 2mm, 2mm, fixed to 0.1 mm, which is a graph showing changes in difference ΔB of changing the material of the magnetic scale and the magnetic. 磁気スケール及び磁性体の材料の組み合わせごとに、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the magnetic field of the cross section corresponding to the area | region A shown in FIG. 1 for every combination of the material of a magnetic scale and a magnetic body. 本発明の背景技術による位置検出装置を示す図である。It is a figure which shows the position detection apparatus by the background art of this invention.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施の形態による位置検出装置1の構成を示す図である。同図に示すように、位置検出装置1は、位置検出対象の物体(不図示)に貼付される磁気センサー2と、x方向(物体の移動方向)に延伸する表面3a,3bを有する磁気スケール3と、表面3bに沿って設けられたヨーク部4と、表面3aに配置された複数の磁性体5とを備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a position detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a position detection device 1 includes a magnetic sensor 2 attached to an object (not shown) as a position detection target, and a magnetic scale having surfaces 3a and 3b extending in the x direction (moving direction of the object). 3, a yoke portion 4 provided along the surface 3 b, and a plurality of magnetic bodies 5 disposed on the surface 3 a.

磁気スケール3は、表面3aにx方向に沿ってN極とS極とが交互に現れるように着磁した強磁性体である。各磁極の幅(x方向の長さ)はdであり、磁気スケール3の高さ(表面3aの法線方向の長さ)はdである。磁気スケール3は、具体的には並置された複数の永久磁石によって構成される。各永久磁石は、図1に示すように、一方の磁極面(S極又はN極)が表面3aに露出するよう、配置することが好ましい。また、各永久磁石は、フェライト磁石又はボンド磁石とすることが好ましい。 The magnetic scale 3 is a ferromagnetic material magnetized so that N poles and S poles appear alternately along the x direction on the surface 3a. The width of each magnetic pole (length in the x-direction) is d 1, (the normal direction of the length of the surface 3a) the height of the magnetic scale 3 is d 2. Specifically, the magnetic scale 3 is constituted by a plurality of permanent magnets juxtaposed. As shown in FIG. 1, each permanent magnet is preferably arranged so that one magnetic pole surface (S pole or N pole) is exposed on the surface 3a. Each permanent magnet is preferably a ferrite magnet or a bonded magnet.

図1に示す矢印付の曲線は、磁気スケール3によって作られる磁界の磁力線を表している。同図に示すように、この磁界は、磁気スケール3の表面3aに形成される各磁極の中央付近に磁気反転領域Iを形成する。   The curve with arrows shown in FIG. 1 represents the magnetic field lines of the magnetic field created by the magnetic scale 3. As shown in the figure, this magnetic field forms a magnetic reversal region I near the center of each magnetic pole formed on the surface 3 a of the magnetic scale 3.

磁気センサー2は、位置検出対象の物体とともに移動可能に構成されており、表面3aに対向して配置される。磁気センサー2は、表面3aから距離dだけ離れた位置に設置される。磁気センサー2は、例えばGMR(giant magnetoresistive)素子やAMR(Anisotropic magnetoresistive)素子などの磁気抵抗素子を含んで構成される。位置検出装置1は、磁気センサー2を利用して磁気反転領域Iを検出する機能を有しており、物体の移動に伴って検出された磁気反転領域Iの数をカウントすることで、物体の位置(移動距離)を検出する。あるいは、磁気センサー2の出力値からデータテーブルを基に、物体の位置(移動位置)を検出してもよい。ここで、データテーブルは磁気センサー2の移動距離に応じて、磁気センサー2の出力値と位置検出対象(不図示)の移動距離とが離散的に対応するものであってもよい。 The magnetic sensor 2 is configured to be movable together with the position detection target object, and is disposed to face the surface 3a. The magnetic sensor 2 is installed in a position away from the surface 3a by a distance d 3. The magnetic sensor 2 includes a magnetoresistive element such as a GMR (giant magnetoresistive) element or an AMR (Anisotropic magnetoresistive) element. The position detection device 1 has a function of detecting the magnetic reversal region I using the magnetic sensor 2, and by counting the number of magnetic reversal regions I detected as the object moves, The position (movement distance) is detected. Alternatively, the position (movement position) of the object may be detected from the output value of the magnetic sensor 2 based on the data table. Here, in the data table, the output value of the magnetic sensor 2 and the movement distance of the position detection target (not shown) may correspond discretely according to the movement distance of the magnetic sensor 2.

ヨーク部4は、磁気スケール3によって作られる磁界の磁路として機能する部材であり、磁性体によって構成される。   The yoke portion 4 is a member that functions as a magnetic path of a magnetic field created by the magnetic scale 3 and is made of a magnetic material.

磁性体5は、磁気スケール3の表面3aに現れる磁極ごとに配置され、図1に示すように、対応する磁極のx方向の中央部に配置される。個々の磁性体5の幅(x方向の長さ)はdであり、高さ(表面3aの法線方向の長さ)はdである。磁性体5の具体的な材料としては、ステンレス(SUS440など)又はスチールを用いることが好適である。 The magnetic body 5 is disposed for each magnetic pole appearing on the surface 3a of the magnetic scale 3, and as shown in FIG. The width of the individual magnet body 5 (the length of the x direction) with d 4, the height (length in the direction normal to the surface 3a) is d 5. As a specific material of the magnetic body 5, it is preferable to use stainless steel (SUS440 or the like) or steel.

なお、磁性体5は、ステンレスやスチールなどの磁性体材料からなる磁性体膜を厚膜印刷によって表面3aに形成することで作製してもよいし、ステンレスやスチールなどの磁性体個片(幅d、高さdの磁性体個片)を表面3aに貼り付けることで作製してもよい。また、磁気スケール3を組み立てる前の段階で永久磁石の表面に形成してもよいし、磁気スケール3の組み立て後の表面3aに形成してもよい。 The magnetic body 5 may be manufactured by forming a magnetic film made of a magnetic material such as stainless steel or steel on the surface 3a by thick film printing, or a magnetic individual piece (width) such as stainless steel or steel. d 4, the magnetic body pieces) of height d 5 may also be produced by pasting on the surface 3a. Further, it may be formed on the surface of the permanent magnet before the magnetic scale 3 is assembled, or may be formed on the surface 3 a after the magnetic scale 3 is assembled.

磁性体5を配置したことにより、位置検出装置1では、背景技術による位置検出装置10(図12)に比べて磁気反転領域Iが強調されている。以下、この点について、シミュレーション結果を示しながら具体的に説明する。   By arranging the magnetic body 5, the magnetic reversal region I is emphasized in the position detection device 1 compared to the position detection device 10 (FIG. 12) according to the background art. Hereinafter, this point will be described in detail while showing simulation results.

図2(a)(b)はそれぞれ、背景技術による位置検出装置10と、本実施の形態による位置検出装置1とについて、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。なお、このシミュレーションではd=5mm、d=2mm、d=2mm、d=0.1mmとし、位置検出装置10に関しても同様とした。また、磁気スケール3及び磁性体5の材料はそれぞれ、フェライト磁石及びSUS440とした。 2 (a) and 2 (b) show results of simulating the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. 1 for the position detection device 10 according to the background art and the position detection device 1 according to the present embodiment, respectively. FIG. In this simulation, d 1 = 5 mm, d 2 = 2 mm, d 4 = 2 mm, d 5 = 0.1 mm, and the same applies to the position detection device 10. Moreover, the material of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 was made into the ferrite magnet and SUS440, respectively.

図2(a)(b)を比較すると理解されるように、位置検出装置1では、磁性体5を配置したことによってその上方の磁界が磁性体5に吸い取られ、その結果として磁極中央付近上方の磁界が小さくなっている。これに対し、磁極の端部付近については、両者であまり違いはない。   As can be understood by comparing FIGS. 2A and 2B, in the position detection device 1, the magnetic body 5 is absorbed by the magnetic body 5 by arranging the magnetic body 5. The magnetic field is small. On the other hand, there is not much difference between the ends of the magnetic poles.

磁気反転領域Iの強調度合いは、磁極のx方向の中央部上方の磁界B1と、磁極の端部上方の磁界B2との差分ΔB=B2−B1によって表すことができる。ここでは、表面3aから1mm(磁性体5がある場合には磁性体5の上面から1mm)の位置P1,P2における磁界B1,B2を用いることにすると、図2(a)に示すように、位置検出装置10では、B1,B2はそれぞれ0.2T,0.24Tとなる。したがって、ΔB=0.04Tである。一方、位置検出装置1では、B1,B2はそれぞれ0.15T,0.23Tとなる。したがって、ΔBは0.08Tである。   The degree of emphasis of the magnetic reversal region I can be expressed by the difference ΔB = B2−B1 between the magnetic field B1 above the central portion in the x direction of the magnetic pole and the magnetic field B2 above the end of the magnetic pole. Here, if magnetic fields B1 and B2 at positions P1 and P2 at 1 mm from the surface 3a (1 mm from the upper surface of the magnetic body 5 when there is the magnetic body 5) are used, as shown in FIG. In the position detection device 10, B1 and B2 are 0.2T and 0.24T, respectively. Therefore, ΔB = 0.04T. On the other hand, in the position detection apparatus 1, B1 and B2 are 0.15T and 0.23T, respectively. Therefore, ΔB is 0.08T.

図3は、位置検出装置1,10それぞれのΔBを、棒グラフ化して示した図である。同図から明らかなように、位置検出装置1では、位置検出装置10に比べて磁気反転領域Iが強調されている。したがって、磁気センサーと表面3aとの間の距離dを、位置検出装置10に比べて拡大することが可能になる。 FIG. 3 is a bar graph showing ΔB of each of the position detection devices 1 and 10. As is clear from the figure, in the position detection device 1, the magnetic inversion region I is emphasized compared to the position detection device 10. Therefore, the distance d 3 between the magnetic sensor and the surface 3 a can be increased as compared with the position detection device 10.

以下、d,d,dの最適値、並びに磁気スケール3及び磁性体5の最適材料について、シミュレーション結果を参照しながら具体的に説明する。以下のシミュレーション結果において、B1,B2,ΔBの意味は上記と同様である。 Hereinafter, the optimum values of d 2 , d 4 , and d 5 and the optimum materials for the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 will be specifically described with reference to simulation results. In the following simulation results, the meanings of B1, B2, and ΔB are the same as described above.

まず、図4は、d,d,dをそれぞれ5mm、2mm、0.1mmに固定してdを0mmから5mmまで1mm単位で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。磁気スケール3及び磁性体5の材料はそれぞれ、フェライト磁石及びSUS440とした。図5は、それぞれのdの値について、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。同図(a)(c)はそれぞれ、図2(a)(b)の再掲である。なお、図5では、磁気スケール3及び磁性体5の描画を省略しており、この点は後掲の各図でも同様である。また、次の表1は、シミュレーションの結果得られるB1,B2,ΔBの値をまとめたものである。 First, FIG. 4 is a diagram showing a change in the difference ΔB when d 1 , d 2 , and d 5 are fixed to 5 mm, 2 mm, and 0.1 mm, respectively, and d 4 is changed from 0 mm to 5 mm in 1 mm units. . The material of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 was a ferrite magnet and SUS440, respectively. 5, the values of each of the d 4, a diagram illustrating a result of simulating the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. FIGS. 2A and 2C are reprints of FIGS. 2A and 2B, respectively. In FIG. 5, the drawing of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 is omitted, and this is the same in each of the following drawings. Table 1 below summarizes the values of B1, B2, and ΔB obtained as a result of the simulation.

Figure 2011214850
Figure 2011214850

次に、図6は、d,d,dをそれぞれ5mm、2mm、2mmに固定してdを0.1mmから2mmまで4段階で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。磁気スケール3及び磁性体5の材料はそれぞれ、フェライト磁石及びSUS440とした。図7は、それぞれのdの値について、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。同図(a)は、図2(b)の再掲である。また、次の表2は、シミュレーションの結果得られるB1,B2,ΔBの値をまとめたものである。 Next, FIG. 6 is a diagram showing changes in the difference ΔB when d 1 , d 2 , and d 4 are fixed to 5 mm, 2 mm, and 2 mm, respectively, and d 5 is changed in four steps from 0.1 mm to 2 mm. is there. The material of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 was a ferrite magnet and SUS440, respectively. 7, the value of each d 5, is a graph showing the results of simulation of the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. FIG. 2A is a reproduction of FIG. 2B. Table 2 below summarizes the values of B1, B2, and ΔB obtained as a result of the simulation.

Figure 2011214850
Figure 2011214850

次に、図8は、d,d,dをそれぞれ5mm、2mm、0.1mmに固定してdを1mmから5mmまで4段階で変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。磁気スケール3及び磁性体5の材料はそれぞれ、フェライト磁石及びSUS440とした。図9は、それぞれのdの値について、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。同図(b)は、図2(b)の再掲である。また、次の表3は、シミュレーションの結果得られるB1,B2,ΔBの値をまとめたものである。 Next, FIG. 8 is a diagram illustrating a change in the difference ΔB when d 1 , d 4 , and d 5 are fixed to 5 mm, 2 mm, and 0.1 mm, respectively, and d 2 is changed in four steps from 1 mm to 5 mm. is there. The material of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 was a ferrite magnet and SUS440, respectively. 9, for each of the d 2 values is a diagram showing the results of simulation of the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. FIG. 2B is a reproduction of FIG. 2B. Table 3 below summarizes the values of B1, B2, and ΔB obtained as a result of the simulation.

Figure 2011214850
Figure 2011214850

次に、図10は、d,d,d,dをそれぞれ5mm、2mm、2mm、0.1mmに固定し、磁気スケール3及び磁性体5の材料を変更した場合の差分ΔBの変化を示す図である。また、図11は、磁気スケール3及び磁性体5の材料の組み合わせごとに、図1に示した領域Aに相当する断面の磁界をシミュレートした結果を示す図である。同図(a)は、図2(b)の再掲である。また、次の表4は、シミュレーションの結果得られるB1,B2,ΔBの値をまとめたものである。本シミュレーションでは、次の表4に示す3つの組み合わせについて、ΔBをシミュレートした。 Next, FIG. 10 shows the difference ΔB when d 1 , d 2 , d 4 , and d 5 are fixed to 5 mm, 2 mm, 2 mm, and 0.1 mm, respectively, and the materials of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 are changed. It is a figure which shows a change. FIG. 11 is a diagram showing the result of simulating the magnetic field of the cross section corresponding to the region A shown in FIG. 1 for each combination of materials of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5. FIG. 2A is a reproduction of FIG. 2B. Table 4 below summarizes the values of B1, B2, and ΔB obtained as a result of the simulation. In this simulation, ΔB was simulated for the three combinations shown in Table 4 below.

Figure 2011214850
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図4を参照すると、ΔBが最大値0.08Tとなるのは各磁性体5のx方向の幅dが2mmであるときであり、ΔBが位置検出装置10のΔB=0.04Tの1.5倍以上(0.06T)となるのは、幅dが概ね1.3mm以上3mm以下であるときである。 Referring to FIG. 4, ΔB has a maximum value of 0.08T when the width d 4 in the x direction of each magnetic body 5 is 2 mm, and ΔB is 1 of ΔB = 0.04T of the position detection device 10. .5 times or more (0.06 T) is when the width d 4 is approximately 1.3 mm or more and 3 mm or less.

また、図6を参照すると、ΔBが最大値0.08Tとなるのは各磁性体5の高さdが0.1mmであるときであり、ΔBが位置検出装置10のΔB=0.04Tの1.5倍以上(0.06T)となるのは、高さdが概ね0.3mm以下であるときである。 Referring to FIG. 6, ΔB has a maximum value of 0.08T when the height d 5 of each magnetic body 5 is 0.1 mm, and ΔB is ΔB = 0.04T of the position detection device 10. Is 1.5 times or more (0.06 T) when the height d 5 is approximately 0.3 mm or less.

また、図8を参照すると、ΔBが最大値0.08Tとなるのは磁気スケール3の高さdが2mmであるときであり、ΔBが位置検出装置10のΔB=0.04Tの1.5倍以上(0.06T)となるのは、高さdが概ね1.5mm以上5mm以下であるときである。 Referring to FIG. 8, ΔB has a maximum value of 0.08T when the height d 2 of the magnetic scale 3 is 2 mm, and ΔB is 1.B where ΔB = 0.04T of the position detection device 10. 5 times or more (0.06T) as made is when the height d 2 is approximately 1.5mm or 5mm or less.

以上の結果から、d,d,dの値としては、それぞれ2mm,2mm,0.1mmが最適であり、1.5≦d≦5、1.3≦d≦3、d≦0.3が満たされるとき、磁気反転領域Iを十分に強調することが可能になると言うことができる。各磁性体5のx方向の幅dについて表面3aに現れる磁極の幅d(=5mm)との関係で言えば、幅dの26%以上60%以下とすることが好ましいと言える。また、磁性体5の高さ(法線方向の長さ)d5について磁性体5の幅d(=2mm)との関係で言えば、幅dの15%以下とすることが好ましいと言える。また、磁気スケール3の高さ(法線方向の長さ)dについて磁極の幅d(=5mm)との関係で言えば、幅dの30%〜100%の間にすることが好ましいと言える。 From the above results, the values of d 2 , d 4 , and d 5 are optimally 2 mm, 2 mm, and 0.1 mm, respectively, and 1.5 ≦ d 2 ≦ 5, 1.3 ≦ d 4 ≦ 3, d It can be said that the magnetic reversal region I can be sufficiently emphasized when 5 ≦ 0.3 is satisfied. In terms of the relation between the width d 4 in the x direction of each magnetic body 5 and the width d 1 (= 5 mm) of the magnetic pole appearing on the surface 3 a, it can be said that it is preferably 26% or more and 60% or less of the width d 1 . Further, in terms of the relationship between the height of the magnetic material 5 (in the normal direction length) width d 4 of the magnetic body 5 for d5 (= 2 mm), it can be said that it is preferably not more than 15% of the width d 4 . In addition, regarding the height (length in the normal direction) d 2 of the magnetic scale 3 in relation to the magnetic pole width d 1 (= 5 mm), the height is set to be between 30% and 100% of the width d 1. It can be said that it is preferable.

また、図10の結果から、今回シミュレートした磁気スケール3及び磁性体5の材料は、いずれも好適に用いることができるものであると言うことができる。   Moreover, it can be said from the result of FIG. 10 that the materials of the magnetic scale 3 and the magnetic body 5 simulated this time can be suitably used.

以上説明したように、本実施の形態による位置検出装置1によれば、磁気反転領域Iが強調される。したがって、磁気センサーと磁気スケール表面との間の距離を拡大できるので、高精度な組み付けが必要なくなり、位置検出装置の製造コストを従来に比べて下げることが可能になる。   As described above, according to the position detection device 1 according to the present embodiment, the magnetic reversal region I is emphasized. Therefore, since the distance between the magnetic sensor and the magnetic scale surface can be increased, it is not necessary to assemble with high accuracy, and the manufacturing cost of the position detecting device can be reduced as compared with the conventional case.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and this invention can be implemented in various aspects in the range which does not deviate from the summary. Of course.

1 位置検出装置
2 磁気センサー
3 磁気スケール
3a,3b 磁気スケールの表面
4 ヨーク部
5 磁性体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position detection apparatus 2 Magnetic sensor 3 Magnetic scale 3a, 3b Surface of magnetic scale 4 Yoke part 5 Magnetic body

Claims (6)

位置検出対象の物体の移動方向に沿って延伸する表面を有し、該表面に前記移動方向に沿ってN極とS極とが交互に現れるように着磁した磁気スケールと、
前記表面に配置された複数の磁性体と、
前記物体とともに移動可能に構成され、かつ前記表面に対向して配置された磁気センサーとを備え、
前記複数の磁性体は前記表面に現れる磁極ごとに設けられ、それぞれ対応する前記磁極の前記移動方向の中央部に配置される
ことを特徴とする位置検出装置。
A magnetic scale having a surface extending along a moving direction of an object to be position-detected, and magnetized so that N poles and S poles appear alternately along the moving direction on the surface;
A plurality of magnetic bodies disposed on the surface;
A magnetic sensor configured to be movable with the object and disposed opposite the surface;
The plurality of magnetic bodies are provided for each magnetic pole appearing on the surface, and each magnetic body is disposed at a central portion of the corresponding magnetic pole in the moving direction.
前記各磁性体の前記移動方向の長さは、対応する前記磁極の前記移動方向の長さの26%以上60%以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 1, wherein a length of each magnetic body in the movement direction is 26% or more and 60% or less of a length of the corresponding magnetic pole in the movement direction.
前記各磁性体の前記表面の法線方向の長さは、当該磁性体の前記移動方向の長さの15%以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 1 or 2, wherein the length of the surface of each magnetic body in the normal direction is 15% or less of the length of the magnetic body in the movement direction.
前記磁気スケールの前記表面の法線方向の長さは、前記各磁極の前記移動方向の長さの30%以上100%以下である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位置検出装置。
4. The length of the surface of the magnetic scale in the normal direction is 30% or more and 100% or less of the length of the magnetic poles in the movement direction. 5. The position detection device described.
前記各磁性体は、厚膜印刷によって前記表面に形成された磁性体膜である
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
5. The position detection device according to claim 1, wherein each of the magnetic bodies is a magnetic film formed on the surface by thick film printing.
前記各磁性体は、前記表面に貼り付けられた磁性体個片である
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The position detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the magnetic bodies is a magnetic piece attached to the surface.
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