JP2015004630A - 磁気式移動検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトな構造で高分解能の磁気式移動検出装置を提供する。
【解決手段】板面に周方向へ所定間隔で所定幅の薄膜磁石のパターン部21を複数形成した回転板1と、回転板1に対向して配置されてパターン部21の通過に伴う磁束変化を検出する磁気センサ5とを具備している。薄膜磁石21に替えて磁性薄膜とすることもできる。
【選択図】図3
【解決手段】板面に周方向へ所定間隔で所定幅の薄膜磁石のパターン部21を複数形成した回転板1と、回転板1に対向して配置されてパターン部21の通過に伴う磁束変化を検出する磁気センサ5とを具備している。薄膜磁石21に替えて磁性薄膜とすることもできる。
【選択図】図3
Description
本発明は磁気式移動検出装置に関し、特に、高分解能の磁気式エンコーダを得るのに適した移動検出装置に関する。
ロータリエンコーダ等の移動検出装置において、磁気式のものは光式のものに比して、油、粉塵、煙等のある悪環境に強いという長所があるが、検出分解能が劣るという問題があった。その原因は、磁気式の移動検出装置は一般的に光式のものより大型になるということにあった。例えば、特許文献1に示される従来の磁気式ロータリエンコーダでは、回転体の回転軸に磁性体歯車を取り付け、当該歯車の通過を検出する磁気センサを、上記磁性体歯車に対向させて設けた構造となっている。
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み、コンパクトな構造で高分解能の磁気式移動検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本第1発明では、相対移動方向へ所定幅の薄膜磁石(21)を所定間隔で複数形成した基板(1)と、前記基板(1)に対向して配置されて前記薄膜磁石(21)の通過に伴う磁束変化を検出する磁気センサ(5)とを具備している。
本第1発明においては、基板に薄膜磁石を所定間隔で形成してこれの移動を磁気センサで検出しているから、従来のような磁性体歯車の通過を検出する構造に比してコンパクトな構造によって高分解能で移動を検出することができる。この場合の磁気センサとしてはGIG構造のものが好適に使用できる。
本第2発明では、相対移動方向へ所定幅の磁性薄膜(71)を所定間隔で複数形成した基板(1)と、前記基板(1)に対向して配置された磁気センサ(5)と、前記磁気センサ(5)を通過して磁性薄膜(71)へ向かう磁束(F)を形成する磁石体(6)とを具備し、前記磁性薄膜(71)の通過に伴う磁束変化を前記磁気センサ(5)によって検出する。
本第2発明においては、基板に磁性薄膜を所定間隔で形成してこれの移動を磁気センサで検出しているから、従来のような磁性体歯車の通過を検出する構造に比してコンパクトな構造によって高分解能で移動を検出することができる。この場合の磁気センサとしてはGIG構造のものが好適に使用できる。
本第3発明では、前記基板は回転板(1)であり、前記回転板(1)の板面に周方向へ所定間隔で前記薄膜磁石(21)ないし磁性薄膜(71)を形成する。
本第3発明においては、コンパクトで高分解能のロータリエンコーダを実現することができる。
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以上のように、本発明の磁気式移動検出装置によれば、コンパクトな構造で高分解能に移動を検出することができる。
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
(第1実施形態)
本実施形態では、本発明の磁気式移動検出装置をロータリエンコーダに適用した例を示す。図1には基板としてのロータリエンコーダの回転板1を示す。回転板1はガラスや樹脂等の非磁性材よりなる円板で、ロータリエンコーダの出力軸に連結されてその中心O周りに回転可能である。回転板1の表面外周部には、最外周の全周にA相パターン2として、一定幅かつ一定長さの直線状のパターン部21が多数形成されている。パターン部21の形成間隔は本実施形態ではその幅と等しくしてある。
本実施形態では、本発明の磁気式移動検出装置をロータリエンコーダに適用した例を示す。図1には基板としてのロータリエンコーダの回転板1を示す。回転板1はガラスや樹脂等の非磁性材よりなる円板で、ロータリエンコーダの出力軸に連結されてその中心O周りに回転可能である。回転板1の表面外周部には、最外周の全周にA相パターン2として、一定幅かつ一定長さの直線状のパターン部21が多数形成されている。パターン部21の形成間隔は本実施形態ではその幅と等しくしてある。
A相パターン2の内方にはB相パターン3が形成されている。B相パターン3の各パターン部31はA相パターン2の各パターン部21と同形状としてあるが、図1中のX部の拡大概念図である図2に示すように、B相の各パターン部31はA相の各パターン部21に対して時計回転方向へ1/4パターンピッチ(P)分だけずらして形成してある。B相パターン3の内方にはZ相パターン4として、周方向の一か所に、上記各パターン部21,31と同一形状のパターン部41が形成されている。
上記各パターン部21,31,41は例えばNd−Fe−B系の希土類薄膜磁石で構成されており、公知のフォトリソグラフィー、エッチング、印刷等によって円板表面上に形成される。この際の上記各パターン部21,31,41の形状の一例は、幅(W)20μm、長さ(L)100μm、厚み1μmである。
回転板1の板面に形成された上記構造のパターン部21,31,41に対して図3に示すように磁気センサ5を対向させて設ける。なお、図3にはパターン部21のみを示す。また図3中のFは、各パターン部21,31,41からの磁束を示す。磁気センサ5としては、絶縁層マトリクス中にナノメートルサイズの磁性金属粒子を分散させてトンネル型磁気抵抗効果(TMR)を利用するナノグラニュラ型TMR薄膜と、これの両側に軟磁性薄膜を配置した構造(GIG:nano-Granular In Gap)(例えば特許第3640230号)のものが好適に使用できる。本実施形態では磁気センサ5として、ハンダリフローによる表面実装が可能なパッケージ中に、4つのGIG磁気センサを、フルブリッジ回路を構成するように接続して設けたものを使用する。
このような構造のロータリエンコーダにおいて、回転板1が回転すると、A相、B相の各パターン2,3のパターン部21,31の通過に伴って、磁気センサ5から出力信号が得られる。当該出力信号を増幅し整形した信号は図3に示すようなものとなる。すなわち、A相、B相の出力信号はパターンピッチP毎(本実施形態では40μm)に「1」「0」を繰り返し、これら信号は互いに1/4Pだけずれているから、結局A相、B相の出力信号の「1」「0」の組み合わせは1パターンピッチP当たり4組できる。これにより、位置分解能は40μm÷4=10μmと十分小さくなる。
(第2実施形態)
回転板1上の各パターン部を、第1実施形態の薄膜磁石に代えて、軟磁性膜や、軟磁性粒を顔料として混入した磁気インク等の、磁性薄膜によって形成することもできる。軟磁性膜としてはパーマロイ(FeNi)等が使用できる。
回転板1上の各パターン部を、第1実施形態の薄膜磁石に代えて、軟磁性膜や、軟磁性粒を顔料として混入した磁気インク等の、磁性薄膜によって形成することもできる。軟磁性膜としてはパーマロイ(FeNi)等が使用できる。
この場合には、図5に示すように、磁気センサ5を通過して磁性薄膜のパターン部71に向かう磁束Fを形成するための磁石体6を設ける。磁石体6としてはNd−Fe−B系の希土類ボンド磁石等が使用できる。A相、B相、Z相の各パターンの形成、各パターン部の形状等は第1実施形態と同様である。
このような構造のロータリエンコーダにおいて、回転板1が回転すると、A相、B相のパターン部71(図5にはA相のみを示す)の通過に伴って磁束Fが、図5(1)に示す直線状態と図5(2)に示す湾曲状態を繰り返し、磁気センサ5から出力される信号を増幅し整形した出力信号は第1実施形態の図4に示すものと同様となる。これにより、第1実施形態の場合と同様に10μmと十分小さな位置分解能が得られる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、インクリメント式のロータリエンコーダについて説明したが、バイナリコードやグレイコードをパターンとして形成したアブソリュート式のものにも適用できることはもちろんである。また、本発明はリニアエンコーダにも適用可能である。さらには、本発明は移動位置の検出に限られず、移動方向の検出に使用するものであっても良い。さらに磁気センサはGIG構造のものに限られないことはもちろんである。
上記各実施形態では、インクリメント式のロータリエンコーダについて説明したが、バイナリコードやグレイコードをパターンとして形成したアブソリュート式のものにも適用できることはもちろんである。また、本発明はリニアエンコーダにも適用可能である。さらには、本発明は移動位置の検出に限られず、移動方向の検出に使用するものであっても良い。さらに磁気センサはGIG構造のものに限られないことはもちろんである。
1…回転板(基板)、21…パターン部(薄膜磁石)、5…磁気センサ、6…磁石体、71…パターン部(磁性薄膜)、F…磁束。
Claims (3)
- 相対移動方向へ所定幅の薄膜磁石を所定間隔で複数形成した基板と、前記基板に対向して配置されて前記薄膜磁石の通過に伴う磁束変化を検出する磁気センサとを具備する移動検出装置。
- 相対移動方向へ所定幅の磁性薄膜を所定間隔で複数形成した基板と、前記基板に対向して配置された磁気センサと、前記磁気センサを通過して磁性薄膜へ向かう磁束を形成する磁石体とを具備し、前記磁性薄膜の通過に伴う磁束変化を前記磁気センサによって検出するようにした移動検出装置。
- 前記基板は回転板であり、前記回転板の板面に周方向へ所定間隔で前記薄膜磁石ないし磁性薄膜を形成した請求項1又は2に記載の移動検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131266A JP2015004630A (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 磁気式移動検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013131266A JP2015004630A (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 磁気式移動検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2015004630A true JP2015004630A (ja) | 2015-01-08 |
Family
ID=52300647
Family Applications (1)
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JP2013131266A Pending JP2015004630A (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 磁気式移動検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2015004630A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015175762A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | エンコーダー、電気機械装置、ロボット、及び、鉄道車両 |
KR20180035701A (ko) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 | 박막 자기 센서 |
US11825786B2 (en) | 2020-12-03 | 2023-11-28 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Indoor garden center with a drive assembly utilizing positional feedback |
US12029177B2 (en) | 2021-07-01 | 2024-07-09 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | System and method for detecting a tower positioning fault using a drive assembly in an indoor garden center |
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2013
- 2013-06-24 JP JP2013131266A patent/JP2015004630A/ja active Pending
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