JPH03131717A - 直線位置検出装置 - Google Patents
直線位置検出装置Info
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- JPH03131717A JPH03131717A JP26982089A JP26982089A JPH03131717A JP H03131717 A JPH03131717 A JP H03131717A JP 26982089 A JP26982089 A JP 26982089A JP 26982089 A JP26982089 A JP 26982089A JP H03131717 A JPH03131717 A JP H03131717A
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract 2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、直線位置検出装置に関する。
［従来の技術］
従来の技術を、第１図を借用して説明すれば。
磁性部１１と非磁性部１２とからなる周期パターンを表
面に備える磁気スケール１０と、前記周期パターンに対
向して設けられ、かつ、前記磁気スケール１０に交流又
は脈流のバイアス磁場を印加するために設けられたソレ
ノイド形コイル２０と前記磁気スケール１０と前記ソレ
ノイド形コイル２０との間に設けられ、かつ、前記磁気
スケール１０に対して接触又は非接触して設けられた磁
気センサ素子３°０とで構成される直線位置検出装置に
は各種のものが知られる。例えば、磁気スケール１０に
は凹凸パターンをその表面に備えたものがある。この場
合、磁性部１１とは四部の空間を指し、他方非磁性部１
２とは凸部の例えば母材を指す。その他、上記構成にお
いて、凹部に別途非磁性材を充填した構成等も知られる
。更に他の構成として、母材表面を周期的に変質せしめ
、それぞれ異なる透磁率とした構成のものもある。磁気
センサ素子にはホール素子や磁気抵抗素子等の半導体素
子及び強磁性体磁気抵抗素子等が知られる。
面に備える磁気スケール１０と、前記周期パターンに対
向して設けられ、かつ、前記磁気スケール１０に交流又
は脈流のバイアス磁場を印加するために設けられたソレ
ノイド形コイル２０と前記磁気スケール１０と前記ソレ
ノイド形コイル２０との間に設けられ、かつ、前記磁気
スケール１０に対して接触又は非接触して設けられた磁
気センサ素子３°０とで構成される直線位置検出装置に
は各種のものが知られる。例えば、磁気スケール１０に
は凹凸パターンをその表面に備えたものがある。この場
合、磁性部１１とは四部の空間を指し、他方非磁性部１
２とは凸部の例えば母材を指す。その他、上記構成にお
いて、凹部に別途非磁性材を充填した構成等も知られる
。更に他の構成として、母材表面を周期的に変質せしめ
、それぞれ異なる透磁率とした構成のものもある。磁気
センサ素子にはホール素子や磁気抵抗素子等の半導体素
子及び強磁性体磁気抵抗素子等が知られる。
［発明が解決しようとする課題］
かかる従来の交流又は脈流のバイアス磁場を利用する直
線位置検出装置の難点としては次に掲げる現象がある。
線位置検出装置の難点としては次に掲げる現象がある。
第１は、磁気スケールの磁性部が例えば外部からのいた
ずら等によって不均一に着磁さ、この結果、磁気センサ
素子の検出精度が低下してしまうという現象である。第
２は、励磁による磁気スケールの磁束浸透深さが磁気ス
ケールの非磁性部の深さ以上に達するときは、磁気セン
サ素子が検出すべき磁束の変化量が減少し、この結果、
その減少分に相当して検出精度も低下してしまうという
ことである。もっともかかる難点は、上記の交流又は脈
流のバイアス磁場を利用する直線位置検出装置だけに限
ったことではなく。
ずら等によって不均一に着磁さ、この結果、磁気センサ
素子の検出精度が低下してしまうという現象である。第
２は、励磁による磁気スケールの磁束浸透深さが磁気ス
ケールの非磁性部の深さ以上に達するときは、磁気セン
サ素子が検出すべき磁束の変化量が減少し、この結果、
その減少分に相当して検出精度も低下してしまうという
ことである。もっともかかる難点は、上記の交流又は脈
流のバイアス磁場を利用する直線位置検出装置だけに限
ったことではなく。
例えばソレノイド形コイル２０に直流電流を印加してな
る直流バイアス磁場や永久磁石による直流バイアス磁場
を利用した直線位置検出装置においても上記同様の不都
合が起こる。
る直流バイアス磁場や永久磁石による直流バイアス磁場
を利用した直線位置検出装置においても上記同様の不都
合が起こる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、交流又は脈流のバ
イアス磁場を利用する直線位置検出装置において、磁気
スケールの磁性部の着磁に影響されず、かつ、磁束の浸
透深さに影響されない交流又は脈流バイアス磁場用の直
線位置検出装置を提供することを目的とする。
イアス磁場を利用する直線位置検出装置において、磁気
スケールの磁性部の着磁に影響されず、かつ、磁束の浸
透深さに影響されない交流又は脈流バイアス磁場用の直
線位置検出装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため１本発明に係わる直線位置検出
装置は、第１図を参照して説明すれば。
装置は、第１図を参照して説明すれば。
磁性部１１と非磁性部１２とからなる周期パターンを表
面に備える磁気スケール１０と、前記周期パターンに対
向して設けられ、かつ、前記磁気スケール１０に交流又
は脈流のバイアス磁場を印加するために設けられたソレ
ノイド形コイル２０と前記磁気スケール１０と前記ソレ
ノイド形コイル２０との間に設けられ、かつ、前記磁気
スケール１０に対して接触又は非接触して設けられた磁
気センサ実子３０とで構成されるｉ線位置検出装置にお
いて、前記バイアス磁場が、前記磁気センサ素子３０の
飽和磁場よりも小さく、かつ、前記磁気スケール１０の
磁性部１１の飽和磁場よりも大きく、更に、このバイア
ス磁場の交流成分が。
面に備える磁気スケール１０と、前記周期パターンに対
向して設けられ、かつ、前記磁気スケール１０に交流又
は脈流のバイアス磁場を印加するために設けられたソレ
ノイド形コイル２０と前記磁気スケール１０と前記ソレ
ノイド形コイル２０との間に設けられ、かつ、前記磁気
スケール１０に対して接触又は非接触して設けられた磁
気センサ実子３０とで構成されるｉ線位置検出装置にお
いて、前記バイアス磁場が、前記磁気センサ素子３０の
飽和磁場よりも小さく、かつ、前記磁気スケール１０の
磁性部１１の飽和磁場よりも大きく、更に、このバイア
ス磁場の交流成分が。
磁気スケール１０の非磁性部１２の深さｄ以下の磁束浸
透深さを与える周波数である構成とした。
透深さを与える周波数である構成とした。
［作用］
かかる構成であれば、たとえ磁気スケール１０の磁性部
１１が着磁していても、ソレノイド形コイル２０には、
磁気スケール１０の磁性部１１の保持力以上のバイアス
磁場が印加されているので検出出力が着磁に［Ｊ’され
ることはない。更にソレノイド形コイル２０による磁気
スケール１０への励磁用周波数が９表皮効果に基ずき、
磁気スケール１０の表面からの磁束の浸透深さが非磁性
部１２の深さｄ以下となるように印加されるので検出に
寄与しない磁束成分、即ち非磁性部１２の底の磁気スケ
ール１０の母材を流れる磁束がないという作用をもたら
す。
１１が着磁していても、ソレノイド形コイル２０には、
磁気スケール１０の磁性部１１の保持力以上のバイアス
磁場が印加されているので検出出力が着磁に［Ｊ’され
ることはない。更にソレノイド形コイル２０による磁気
スケール１０への励磁用周波数が９表皮効果に基ずき、
磁気スケール１０の表面からの磁束の浸透深さが非磁性
部１２の深さｄ以下となるように印加されるので検出に
寄与しない磁束成分、即ち非磁性部１２の底の磁気スケ
ール１０の母材を流れる磁束がないという作用をもたら
す。
［実施例コ
実施例は第１図に示される。磁気スケール１０はｓｃＭ
４３５Ｈの板材である。この磁気スケールＩＯは表面に
ピッチ１ｍｍ、幅１ｍｍ及び深さ０．１ｍｍの凹部を周
期的に設け、この凹部内をＣｒで充填し、最後に全表面
を厚さ５０μｍでＣｒメツキしたものである。かかる磁
気スケール１０において、磁性部１１は母材ＳＣＭ４３
５Ｈであり、他方非磁性部１２は凹部のＣｒである。ソ
レノイド形コイル２０は長さ４０ｍｍ及び巻数２００の
コイルをボビン２１内に収め、これらを幅１０ｍｍ、長
さ５０ｍｍ及び厚さ１．５ｍｍのパーマロイでなるヨー
ク２２内に収めて構成したものである。このヨーク２２
の両端は磁気スケール１０の表面に対向するよう設置さ
れている。磁気センサ素子３０はガラス基板上にパーマ
ロイを蒸着して作成した強磁性体磁気抵抗素子である。
４３５Ｈの板材である。この磁気スケールＩＯは表面に
ピッチ１ｍｍ、幅１ｍｍ及び深さ０．１ｍｍの凹部を周
期的に設け、この凹部内をＣｒで充填し、最後に全表面
を厚さ５０μｍでＣｒメツキしたものである。かかる磁
気スケール１０において、磁性部１１は母材ＳＣＭ４３
５Ｈであり、他方非磁性部１２は凹部のＣｒである。ソ
レノイド形コイル２０は長さ４０ｍｍ及び巻数２００の
コイルをボビン２１内に収め、これらを幅１０ｍｍ、長
さ５０ｍｍ及び厚さ１．５ｍｍのパーマロイでなるヨー
ク２２内に収めて構成したものである。このヨーク２２
の両端は磁気スケール１０の表面に対向するよう設置さ
れている。磁気センサ素子３０はガラス基板上にパーマ
ロイを蒸着して作成した強磁性体磁気抵抗素子である。
この強磁性体磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の結線は、第２図
に示されるように、基板３１上で４素子ブリツジを形成
している。この磁気センサ実子３ｏは磁気スケール１０
の漏れ磁束を検出するように。
に示されるように、基板３１上で４素子ブリツジを形成
している。この磁気センサ実子３ｏは磁気スケール１０
の漏れ磁束を検出するように。
前記ヨーク２２内のボビン２１と、前記磁気スケールと
の間において、ギャップδを備えて設置しである。かか
る構成において、ソレノイド形コイル２０への印加励磁
電流は交流１，０Ａｐ−ｐ。
の間において、ギャップδを備えて設置しである。かか
る構成において、ソレノイド形コイル２０への印加励磁
電流は交流１，０Ａｐ−ｐ。
またその周波数は１００ Ｈｚである。次に、直流励磁
形の比較例を説明し、上記実施例の効果を述べる。比較
例は第３図に示される。比較例は、実施例と同様の磁気
スケール１０と磁気センサ素子３０とを、実施例と同様
に設置し、これらに対し長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍ及び
厚さ５ｍｍの永久磁石（アルニコ５）４０を、前記磁気
センサ素子３０の外側に設置して前記磁気スケール１０
に直流バイアス磁場を印加するように構成したものであ
る。これら実施例の効果を第４図〜第６図を参照して説
明する。第４図は、実施例及び比較例において、磁気セ
ンサ素子３０と磁気スケール１０とのギャップδを、そ
れぞれδ＝Ｏ〜１．０ｍｍまで各種変化せしめたときの
検出出力（単位＝ｍ Ｖ ）を示すグラフである。同グ
ラフにおいて。
形の比較例を説明し、上記実施例の効果を述べる。比較
例は第３図に示される。比較例は、実施例と同様の磁気
スケール１０と磁気センサ素子３０とを、実施例と同様
に設置し、これらに対し長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍ及び
厚さ５ｍｍの永久磁石（アルニコ５）４０を、前記磁気
センサ素子３０の外側に設置して前記磁気スケール１０
に直流バイアス磁場を印加するように構成したものであ
る。これら実施例の効果を第４図〜第６図を参照して説
明する。第４図は、実施例及び比較例において、磁気セ
ンサ素子３０と磁気スケール１０とのギャップδを、そ
れぞれδ＝Ｏ〜１．０ｍｍまで各種変化せしめたときの
検出出力（単位＝ｍ Ｖ ）を示すグラフである。同グ
ラフにおいて。
実施例の結果は線ＡＩで示され、他方比較例の結果は線
Ｂ１で示される。同グラフから分かるように、実施例は
、比較例に対し、略２倍の出力増加を認めることができ
る。第５図は、実施例及び比較例において、磁気スケー
ル１ｏの非磁性部の深さｄについて、それぞれｄ＝０．
０２ｍｍ、ｄ＝０．０５ｍｍ及びｄ＝０．１０ｍｍと変
化せしめたときの検出出力（単位： ｍＶ）を示すグラ
フである。同グラフにおいて、実施例の結果は線Ａ２で
示され、他方比較例の結果は線Ｂ２で示される。同グラ
フから分かるように、非磁性部の深さがｄ＝０．１ｍｍ
からｄ ＝０．０２ｍｍに変化したとき、実施例が２５
％の出力低下で済むのに対し他方比較例は７．５％もの
出力低下となる。第６図は、非磁性部深さｄ＝０．１ｍ
ｍ、 ギャップδ＝０の実施例及び比較例において、各
々の磁気スケール１０の所定長さ部Ｐに、別途用意した
永久磁石で故意に着磁しておいたものの結果を示すグラ
フである。同グラフから分かるように、実施例では乱れ
のない波形Ａ３であるに対し、他方比較例では着磁部Ｐ
が乱れる波形Ｂ３となり１着磁部Ｐがコンパレータによ
り矩形波信号に変換できないことがわかる。その他実施
例として、ソレノイド形コイルへの印加励磁電流は脈流
でもよい。また磁気センサ素子はホール素子や磁気抵抗
素子であってもよい。要は、交流バイアス磁場の大きさ
が磁気センサ素子の飽和磁場よりも小さく、かつ磁気ス
ケールの磁性部の飽和磁場よりも大きく更に、このバイ
アス磁場の交流成分が、磁気スケールの非磁性部の深さ
以下の磁束浸透深さを与える周波数であればよい。
Ｂ１で示される。同グラフから分かるように、実施例は
、比較例に対し、略２倍の出力増加を認めることができ
る。第５図は、実施例及び比較例において、磁気スケー
ル１ｏの非磁性部の深さｄについて、それぞれｄ＝０．
０２ｍｍ、ｄ＝０．０５ｍｍ及びｄ＝０．１０ｍｍと変
化せしめたときの検出出力（単位： ｍＶ）を示すグラ
フである。同グラフにおいて、実施例の結果は線Ａ２で
示され、他方比較例の結果は線Ｂ２で示される。同グラ
フから分かるように、非磁性部の深さがｄ＝０．１ｍｍ
からｄ ＝０．０２ｍｍに変化したとき、実施例が２５
％の出力低下で済むのに対し他方比較例は７．５％もの
出力低下となる。第６図は、非磁性部深さｄ＝０．１ｍ
ｍ、 ギャップδ＝０の実施例及び比較例において、各
々の磁気スケール１０の所定長さ部Ｐに、別途用意した
永久磁石で故意に着磁しておいたものの結果を示すグラ
フである。同グラフから分かるように、実施例では乱れ
のない波形Ａ３であるに対し、他方比較例では着磁部Ｐ
が乱れる波形Ｂ３となり１着磁部Ｐがコンパレータによ
り矩形波信号に変換できないことがわかる。その他実施
例として、ソレノイド形コイルへの印加励磁電流は脈流
でもよい。また磁気センサ素子はホール素子や磁気抵抗
素子であってもよい。要は、交流バイアス磁場の大きさ
が磁気センサ素子の飽和磁場よりも小さく、かつ磁気ス
ケールの磁性部の飽和磁場よりも大きく更に、このバイ
アス磁場の交流成分が、磁気スケールの非磁性部の深さ
以下の磁束浸透深さを与える周波数であればよい。
［発明の効果］
以上説明したように９本発明に係わる直線位置検出装置
は、交流バイアス磁場の大きさが磁気センサ素子の飽和
磁場よりも小さく、かつ、磁気スケールの磁性部の飽和
磁場よりも大きく、更に。
は、交流バイアス磁場の大きさが磁気センサ素子の飽和
磁場よりも小さく、かつ、磁気スケールの磁性部の飽和
磁場よりも大きく、更に。
このバイアス磁場の交流成分が、磁気スケールの非磁性
部の深さ以下の磁束浸透深さを与える周波数である構成
であるため、磁気スケールの磁性部の着磁と、磁束の浸
透深さとに影響されない直線位置検出装置となる。
部の深さ以下の磁束浸透深さを与える周波数である構成
であるため、磁気スケールの磁性部の着磁と、磁束の浸
透深さとに影響されない直線位置検出装置となる。
第１図・・・本発明の直線位置検出装置を説明する図
第２図・ ・実施例の強磁性体磁気抵抗素子の結線図
第３図・ ・比較例の直線位置検出装置を説明する図
第４図・・・実施例と比較例とのギャップ変動の特性グ
ラフ 第５図・・・実施例と比較例との磁気スケールの非磁性
部深さ変動の特性グラフ 第６図・・・実施例と比較例との着磁効果の特性グラフ １１・・・磁性部 １２・・・非磁性部 １０・・・磁気スケール ２０・・・ソレノイド形コイル ３０・・・磁気センサ素子 ｄ・・・非磁性部の深さｄ δ ・ギャップ Ｕ 第１図 第２図 第３図
ラフ 第５図・・・実施例と比較例との磁気スケールの非磁性
部深さ変動の特性グラフ 第６図・・・実施例と比較例との着磁効果の特性グラフ １１・・・磁性部 １２・・・非磁性部 １０・・・磁気スケール ２０・・・ソレノイド形コイル ３０・・・磁気センサ素子 ｄ・・・非磁性部の深さｄ δ ・ギャップ Ｕ 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 磁性部１１と非磁性部１２とからなる周期パターンを表
面に備える磁気スケール１０と、前記周期パターンに対
向して設けられ、かつ、前記磁気スケール１０に交流又
は脈流のバイアス磁場を印加するために設けられたソレ
ノイド形コイル２０と、前記磁気スケール１０と前記ソ
レノイド形コイル２０との間に設けられ、かつ、前記磁
気スケール１０に対して接触又は非接触して設けられた
磁気センサ素子３０とで構成される直線位置検出装置に
おいて、前記バイアス磁場が、前記磁気センサ素子３０
の飽和磁場よりも小さく、かつ、前記磁気スケール１０
の磁性部１１の飽和磁場よりも大きく、更に、このバイ
アス磁場の交流成分が、磁気スケール１０の非磁性部１
２の深さｄ以下の磁束浸透深さを与える周波数である構
成を特徴とする直線位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26982089A JPH03131717A (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 直線位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26982089A JPH03131717A (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 直線位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03131717A true JPH03131717A (ja) | 1991-06-05 |
Family
ID=17477630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26982089A Pending JPH03131717A (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 直線位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03131717A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0676620A1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-10-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Magnetisches Messsystem |
| EP0676621A1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-10-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Magnetisches Messsystem |
| DE19523853A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit |
| WO2004038440A1 (de) * | 2002-10-26 | 2004-05-06 | Festo Ag & Co | Spulenanordnung als magnetfeldsensor zur positionsbesttimmung |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP26982089A patent/JPH03131717A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0676620A1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-10-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Magnetisches Messsystem |
| EP0676621A1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-10-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Magnetisches Messsystem |
| DE19523853A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit |
| DE19523853C2 (de) * | 1995-06-30 | 2000-02-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit |
| WO2004038440A1 (de) * | 2002-10-26 | 2004-05-06 | Festo Ag & Co | Spulenanordnung als magnetfeldsensor zur positionsbesttimmung |
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