JPH0377002A - ギャップセンサー - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は均一な磁界をもった被測定体の磁気記録媒体と
、この磁気記録媒体に対向して前記磁界の強さを検出す
る磁気抵抗効果素子をそなえたギャップセンサーに関す
る。

［従来の技術］ たとえば、半導体や食品、医薬などの製造工程では製品
への異物の付着や浸入を防ぐため真空中で磁気浮上搬送
装置を用いて搬送を行うようにしている。このような磁
気浮上搬送装置を確実に制御するために多数の制御用ギ
ャップセンサーが必要になり、たとえば特公昭５５−３
６９２１号に記載されているように、検出コイルを巻装
したコアを被測定金属物体に対置し、・このコイルのイ
ンピーダンスを帰還回路中に含んだ帰還増幅器に基単発
振器からの交流電圧を印加し、インピーダンス変化で増
幅度を制御して増幅器出力電圧によってコイルと被測定
金属物体との距離を測定するようにしたものが用いられ
ている。

このような装置は、第５図に示すように交流電源！１か
らの基準交流電圧Ｖｓを増幅器１２に印加し、その出力
電圧Ｖを帰還コイル１３を経て検出コイル１４に加え、
検出コイルの電圧を増幅器に正帰還するとともに増幅器
出力電圧Ｖを検出電圧Ｖ。とじて出力するように構成し
ている。１５は被測定資料である。

したがって、増幅器１２の増幅度Ｇと帰還コイル１３の
インピーダンスＺ、をもちいると、検出電圧Ｖ。は で表され、右辺分母のＧ（Ｚ／Ｚ＋Ｚｒ）をＺの変化に
関係なく！よりも十分大きくするように増幅度と帰還量
を調整すると、 ｖｏｌ＝　（１＋ｚｒ／ｚ）−ｔｖｓ となり、検出インピーダンスＺとギャップｇの関係を、
Ｚ＝ｇｓ／ｇ−Ｚｓ（ただし、ｇ９は基準ギャップ長、
Ｚｇはｇ９に対する検出インピーダンス）で表すと ｖｏｌ＝　（１＋ｚｒ／ｚｓ−ｇ／ｇｓ）　・ｌｖｓと
なる。このようにして第６図に示すようにギャップｇの
変化に対してほぼ線形な検出電圧ｌｖ。

を得ている。

［本発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の特性式から明らかなようにＩＶｏ
（の中にギャップｇの変化とは無関係な一定値１ｖｓｌ
が含まれており、このため検出ギャップ長が狭くなると
検出精度が低下する欠点があり微小ギャップ変動を検出
することができない。また、インピーダンスの変化を利
用するため温度変化により出力特性が大きく変わり、補
正するためには検出器全体の平均温度を測定するセンサ
ーが必要になり、実際に正確な補正ができない欠点があ
る。

本発明は、このよシな点にかんがみ、新規な構成により
小さいギャップ長から広範囲にわたるギャップ変化に対
して、高精度の検出ができ、温度変化にも安定なギャッ
プセンサー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］ このため、被測定体に少なくとも１つの磁化パターン列
が書き込まれた磁気記録媒体を設け、この磁化パターン
列からの漏れ磁界を検出するストライブ状の磁気抵抗効
果素子（以下、ＭＲ素子という）を有する検出ヘッドを
そなえ、前記ＭｒＬ＄子のストライブ長さ方向を磁気記
録媒体表面とほぼ直角に、ストライプ幅方向を漏れ磁界
の方向と平行になるように配置し、ＭＲ素子により磁化
パターン列からの漏れ磁界を検出するようにしである。

また、前記ＭＲ素子を磁気記録媒体から異なる距離で複
数個設け、それぞれの出力を合成させてギャップ検出範
囲を大きくし、ＭＲ素子に負の抵抗温度係数をもつ抵抗
体を接続することによって温度変化による影響をなくす
ようにしている。

［作用］ したがって、磁気記録媒体の磁化パターン列による漏れ
磁界をＭＲ素子によって検出し、磁気記録媒体からの距
離に応じた出力を発生させてギャップ検出を行わせ、異
なる距離に設けたＭＲ素子相互の出力を合成することに
より広範囲のギャップを精度良く検出させる。

また、本来磁気抵抗効果は温度上昇によって減少する特
性があるが、負の抵抗温度係数をもつ抵抗体を接続する
ことによりこれを補償させる。

［実施例］ これを図に示す実施例について説明する。

第１図は搬送体とのギャップを検出する実施例を示して
いる。■よ矢印方向に移動する被測定体上にアルミ合金
板２を介して形成したＣ３−Ｐ＠磁気記録媒体、移動方
向と直角方向に着磁した磁化パターン列を構成させであ
る。３は検出ヘッドで、磁気記録媒体ｌと対向させたガ
ラス基板に厚さ５００人、幅２５μｍの８１Ｎｉ−Ｆｅ
膜で形成されたストライブ状の磁気抵抗効果素子（ＭＲ
素子）４・５をそなえている。６はＣｕ膜で形成したＭ
Ｒ素子の端子で図示しないリード線を介して検出回路に
接続されている。ＭＲ素子４・５はストライブ長さ方向
が磁気記録媒体ｌの表面とほぼ直角に、ストライブ幅方
向が磁化パターン列の磁化の方向したがって漏れ磁界の
方向と平行になるように配置しており、ＭＲ素子４は磁
気記録媒体１に近く、ＭＲ素子５はこれより離れた位置
で漏れ磁界内に設けである。

したかって、磁気記録媒体１がアルミ合金板２とともに
矢印方向に移動して検出ヘッド３とのギャップに変動を
生じると、磁化パターン列からの漏れ磁界によってＭＲ
素子４・５に抵抗変化を生じ、ＭＲ素子に印加された電
圧により磁気記録媒体Ｉからの距離（ギャップ）に応じ
て変化する出力信号が得られる。

磁気記録媒体ｌに近接したＭＲ素子４の出力信号は第２
図の特性曲線ａに示すように一定のギャップ長を越える
とほぼ直線状に変化し、磁気記録媒体ｌから離れた位置
にあるＭＲ素子５には特性曲線すのように出ノ［圧は小
さいが微小ギャップ範囲で直線状に変化する検出信号が
得られる。

なお、ＭＲ素子４・５は検出するギャップ長範囲によっ
ていずれか一方を設けておけば良いが、２個のＭＲ素子
４・５の出力を合成することにより特性曲線Ｃが得られ
、広範囲のギャップ長に対して十分な出力値が得られる
。

なお、ＭＲ素子の位置や磁気記録媒体の磁化の強さなど
により、必要に応じて第４図のようにさらに第３のＭＲ
素子７を設けて合成させるようにすることらできる。

また、第１図の実施例では磁気記録媒体１の磁化パター
ン列を一方側縁から他方側縁に向けて着磁しであるが、
磁気記録媒体１を第３図に示すように軸線の左右に２分
し、片側は表面がＮ極に他方側は表面をＳ極に着磁させ
、両方にまたかってＭＲ素子を配置するようにしておい
てもよい。

第４図に示す実施例は、磁気記録媒体にＦｅ−Ｇｏ−Ｃ
ｒ磁石を用い、検出ヘッド３のガラス基板に７ＯＮｉ−
Ｃｏ膜で３個のＭＲ素子４・５−７を構成するとともに
、ガラス基板上に抵抗温度係数、Ｍｌ−０，３％／℃の
Ｇａ−Ａｓ半導体膜からなる抵抗体８を形成し、ＭＲ素
子と抵抗体を直列あるいは並列に接続しである。

この検出ヘッド３のと磁気記録媒体ｌとのギャップ長を
一定に保って温度によるＭＲ素子４の出力変化を測定し
た結果、抵抗体７を接続しない場合の出力変化が０．３
６％／℃であったのに対し、抵抗体７を直列に接続した
場合は０．０１％／°Ｃであった。

し本発明の効果コ 上述のように、本発明は被測定体とのギャップを、被測
定体に設けた磁気記録媒体からの漏れ磁界をこの磁気記
録媒体表面にほぼ直角方向に設けたＭＲ素子で検出する
ようにしであるので、ギャップ変動による出力値変化が
従来のように一定値を含んでおらずギャップ長を正確に
検出することができ、ＭＲ素子を複数個配置して組み合
わせることにより、ギャップ０から所要の範囲まで直線
性の良い検出出力を得られる効果がある。

また、ＭＲ素子と直列または並列に負の抵抗温度係数を
もった抵抗体を接続することによって温度変化による出
力変動をなくし、精度の向上を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は出力信
号の特性曲線図、第３図は磁気記録媒体の別の着磁状態
を示す斜視図、第４図は他の実施例における検出ヘッド
を示す斜視図、第５図は従来の検出装置を示す接続図、
第６図はその検出電圧の特性曲線図である。 ｌは磁気記録媒体、２はアルミ合金板、３は検出ヘッド
、４・５・７は磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、６は端
子、１１は交流電源、１２は増幅器、１３は帰還コイル
、１４は検出コイルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被測定体上に磁化パターン列を書き込んだ磁気記録
   媒体を設け、この磁気記録媒体の表面に近接して前記磁
   化パターン列からの漏れ磁界を検出する少なくとも１つ
   のストライプ状の磁気抵抗効果素子を有する検出ヘッド
   をそなえ、前記検出ヘッドを磁気抵抗効果素子のストラ
   イプ長さ方向が磁気記録媒体表面にほぼ直角で、ストラ
   イプ幅方向が磁気記録媒体からの漏れ磁界の方向と平行
   になるように配置し、磁気抵抗効果素子の出力により磁
   気記録媒体とのギャップを検出することを特徴とするギ
   ャップセンサー。 ２　前記検出ヘッドが磁気記録媒体表面に近い位置と、
   これより離れた位置に、それぞれ磁気抵抗効果素子をそ
   なえ、前記複数の磁気抵抗効果素子の出力を合成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のギャップセ
   ンサー。 ３　前記磁気抵抗効果素子に負の抵抗温度係数をもった
   抵抗体を直列または並列に接続したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のギャップセンサ
   ー。