JPH048729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位置検出や位置決めサーボ用のアナ
ログ検出信号を出力する磁気センサに関し、特
に、枠体形状の可飽和コアに巻装した一対の検出
コイルによつて検出信号を得るようにした磁気ヘ
ツドを用いた磁気センサに関する。

例えば実公昭48−10175号公報や特公昭48−
5512号公報、特公昭48−16855号公報などに開示
されているように、枠体形状の可飽和コアに一対
の検出コイルを巻装してなる磁気センサでは、交
流信号源を上記可飽和コアに巻装された一対の検
出コイルを介してダイオードによる平衡検波器を
接続することによつて、上記可飽和コアに印加さ
れる外部磁界の大きさに比例した検波出力が上記
平衡検波器に得られる。

すなわち、この種の磁気センサでは、枠体形状
の可飽和コアに外部直流磁界が印加されると、上
記検出コイルが巻装されていない相対向する磁脚
部間に上記外部直流磁界による磁位差を生じ、こ
の磁脚部間の磁位差に応じた磁束が上記一対の検
出コイルが巻装された相対向する磁脚部に同じ向
きに通ることにより、上記各磁脚部の飽和状態が
変化し、上記外部直流磁界の大きさに比例して上
記一対の検出コイルのインピーダンスが差動的に
変化する。従つて、上記可飽和コアに印加される
外部直流磁界の大きさに比例した検波出力が上記
平衡検波器に得られる。

このように、枠体形状の可飽和コアに一対の検
出コイルを巻装してなる磁気センサでは、外部直
流磁界の印加に伴う各磁脚部の飽和状態の変化に
よる一対の検出コイルのインピーダンスの差動的
な変化として、上記外部直流磁界の大きさを検出
することができる。そして、上記検出コイルが巻
装されていない相対向する磁脚部間の磁位差は、
外部直流磁界の大きさに比例するもので、上記外
部直流磁界を発生する発磁体と磁気センサとの相
対位置により変化する。

この種の磁気センサは、例えば第１図に示すよ
うに信号用発磁体１と磁気ヘツド２とを相対移動
自在に設け、各種工作機械等における定点検出や
位置決めサーボ制御用の信号を得るようにした所
謂マグネセンサやマグネスイツチとして従来より
知られている。第１図において、信号用発磁体１
は、磁気ヘツド２との相対移動方向（図中矢印Ｘ
方向）に一致した方向の磁化が施された永久磁石
である。また、磁気ヘツド２は、枠体形状の可飽
和コア３の相対向する磁脚部に一対の検出コイル
４が巻装されて成り、上記相対移動方向（矢印Ｘ
方向）に対して垂直な平面（Ｙ−Ｚ平面）に可飽
和コア３が位置されている。そして、この磁気ヘ
ツド２は、発磁体１からの磁界のＺ軸方向の磁位
差についてＹ−Ｚ平面を用いて検出し、上記信号
用発磁体１との相対位置に応じた第２図に示す如
き検出信号を出力する。

また、従来より位置決めサーボ制御等を行う場
合には、上述の第１図に示した如き構成のマグネ
センサによるアナログ検出信号をサーボ信号とし
て用いるとともに、第３図に示すように発磁体５
の着磁面と磁気ヘツド６の可飽和コア７とを平行
に配置したゲート用マグネセンサから第４図に示
すようなゲート信号を得て、該ゲート信号による
動作範囲Ｌ内で上記サーボ制御にてサーボ制御を
行なうようにして、上記マグネセンサによるアナ
ログ検出信号の直線性の良好な範囲内にサーボの
安定点を位置させるようにしている。

ところで、上述の如き各構成のマグネセンサに
おいては、磁気ヘツド２，６を形成する可飽和コ
ア３，７の横巾Ｗよりも広いトラツク巾Ｔの発磁
体１，５を用いなければならないので、マグネセ
ンサ全体の形状が大型化せざるを得ず、特に、上
述の如き２個のマグネセンサによつてゲート信号
とアナログサーボ信号とを得るようにする場合に
は、その取付け位置等の制約があることから小型
化を図ることが望まれている。

本発明は、上述の如き従来例における問題点に
鑑み、Ｚ−Ｘ平面の磁位差を検出することによ
り、トラツク巾の狭い発磁体によつて位置検出信
号とゲート検出信号とを得られるようにした新規
な構造の磁気センサを提供するものである。

以下、本発明について一実施例を示す図面に従
い詳細に説明する。

本発明に係る磁気センサは、例えば第５図に示
す実施例のように、相対移動自在に設けた発磁体
１０と磁気ヘツド２０とから構成される。この実
施例において、発磁体１０は、一方向に着磁に施
こされた永久磁石から成り、その磁化方向が磁気
ヘツド２０との相対移動方向に一致した状態で、
上記磁化方向をＸ軸とするＸ−Ｙ平面上に配置さ
れている。また、磁気ヘツド２０は、Ｘ軸とＹ軸
とに直交する方向をＺ軸とするＸ−Ｚ平面上に配
置された枠体平板状の第１の可飽和コア２１と、
該可飽和コア２１に対して平行に配置された枠体
平板状の第２の可飽和コア２２とを備え、位置検
出用の一対の検出コイル２３が上記第１の可飽和
コア２１の相対向するＺ軸方向の各磁脚２１ａに
巻装され、またゲート検出用の一対の検出コイル
２４が上記第２の可飽和コア２２の相対向するＸ
軸方向の各磁脚部２２ａに巻装された構造を有し
ている。

上記発磁体１０は、第５図中に模式的に示して
あるように、Ｘ軸方向成分HxとＺ軸方向成分Hz
から成る磁束を発生し、上記磁気ヘツド２０に対
してＸ軸方向に相対移動するようになつている。
上記発磁体１０が発生する磁束は、該発磁体１０
の中央部分ではＸ軸方向成分Hxが最大でＺ軸方
向成分Hzが最小になつており、上記中央部分か
らずれるに従つて上記Ｘ軸方向成分Hxは減少し
Ｚ軸方向成分Hzは増加して、Ｘ軸方向のエツジ
部分近傍においてＸ軸方向成分Hxが最小でＺ軸
方向成分Hzが最大になつている。

上記第１の可飽和コア２１のＺ軸方向の磁脚部
２１ａには、上記発磁体１０と上記磁気ヘツド２
０との相対位置（Ａ、Ｂ……Ｅ）に応じて、上記
発磁体１０からの磁束が第６図に模式的に示すよ
うに流れる。そして、上記磁脚部２１ａに巻装さ
れている上記位置検出用の検出コイル２３は、上
記磁束の大きさに応じてインダクタンスが変化
し、第５図中に模式的に示した上記発磁体１０が
発生する磁束のＺ軸方向成分Hzの磁位差を検出
する。また、上記第２の可飽和コア２２のＸ軸方
向の磁脚部２２ａには、上記発磁体１０と上記磁
気ヘツド２０との相対位置（Ａ、Ｂ……Ｅ）に応
じて、上記発磁体１０からの磁束が第７図に模式
的に示されるように流れる。そして、上記磁脚部
２２ａに巻装されている上記ゲート検出用の検出
コイル２４は、上記磁束の大きさに応じてインダ
クタンスが変化し、第５図中に模式的に示す上記
発磁体１０が発生する磁束をＸ軸方向成分Hxの
磁位差を検出する。

このような構造の磁気ヘツド２０と発磁体１０
とを相対移動自在に設けて成る磁気センサの実施
例では、発磁体１０の横巾ＴすなわちＹ軸方向の
長さ（トラツク巾）が、磁気ヘツド２０の各可飽
和コア２１，２２の厚みｔと各検出コイル２３，
２４の巻径φによつて定まるので、極めて小さく
できる。しかも、各可飽和コア２１，２２を平行
に設けてあるので、磁気ヘツド２０の図示しない
ケース内に収納設置するのにも簡単な構造で良
く、磁気ヘツド２０の製造が極めて容易である。
さらに、上記磁気ヘツド２０は、ケース内に各可
飽和コア２１，２２を収納して一体的な構造とし
た場合でも各可飽和コア２１，２２を平行に配置
したことにより、発磁体１０の検出面１１Ａに対
する間隔（所謂クリアランスＣ）を十分に小さく
することができるので、各検出コイル２３，２４
による検出感度が低下することもない。

ここで、上述の如き実施例について、第８図に
示すような半径がＲ＝40mmの回転軸３０の外周面
に上記発磁体１０をその磁化方向（Ｘ軸方向）と
該回転軸３０の回転方向とを一致させた状態に取
り付け、上記発磁体１０の表面に垂直な方向をＺ
軸としたＸ−Ｚ平面上に上記磁気ヘツド２０を構
成している各可飽和コア２１，２２を配置し、上
記発磁体１０と上記磁気ヘツド２０との間のクリ
アランスをＣ（Ｃ＝１mm〜10mm）として各検出コ
イル２３，２４からの検出信号を実測した結果、
上位発磁体１０が発生する磁束のＺ軸方向成分
Hzの磁位差を検出する検出コイル２３からは第
９図中に実線にて示すような位置検出信号が得ら
れ、また、上記が発生する磁束のＸ軸方向成分
Hxの磁位差を検出する検出コイル２４からは第
９図中に破線にて示すようなゲート検出信号が得
られた。なお、上記第９図中の各角度位置（Ａ、
Ｂ……Ｅ）は、上述の第６図および第７図に示し
た発磁体１０と磁気ヘツド２０との各相対位置
（Ａ、Ｂ……Ｅ）に対応している。また、第１の
可飽和コア２１に巻装した位置検出用の検出コイ
ル２３からは、Ｒ＝60mmとした場合に第１０図に
示すような特性が得られた。なお、上述の第１図
に示した構造の従来の位置検出用の磁気センサで
は、Ｒ＝60mmとした場合に第１１図に示すような
特性であつた。

また、本発明に係る磁気センサでは、信号検出
用の可飽和コア２１を上述の如くＸ−Ｚ平面に配
置することによりトラツク巾Ｔを極めて小さくで
きるので第１２図に示すように、ゲート検出用の
検出コイル２４Ａ，２４Ｂを巻装した２枚の可飽
和コア２２Ａ，２２Ｂで上記位置検出用の可飽和
コア２１を挟むようなサンドイツチ構造にしても
良い。なお、この第１２図に示した実施例では、
励磁用の磁界が互いに逆向きに作用するように各
ゲート用の検出コイル２４Ａ，２４Ｂに電流を流
す。このような構造にすれば、各ゲート用の検出
コイル２４Ａ，２４Ｂをともに発磁体１０に対し
て等距離に位置させた状態で接近させてゲート検
出感度を向上することができる。

上述の実施例の説明から明らかなように、本発
明によれば、一方向の着磁が施こされ且つその磁
化方向をＸ軸としたＸ−Ｙ平面上に配置された発
磁体と、Ｘ軸とＹ軸とに直交する方向をＺ軸とし
て、相対向するＺ軸方向の各磁脚部に一対の検出
コイルが巻装され且つＸ−Ｚ平面上に配置した枠
体平板状の可飽和コアと相対向するＸ軸方向の各
磁脚部に一対の検出コイルが巻装された枠体平板
状の可飽和コアとを平行に配置した構造の磁気ヘ
ツドとを備え、上記発磁体と磁気ヘツドとをＸ軸
方向に相対移動自在に設けて成るので、平行に配
置した位置検出用およびゲート検出用の各可飽和
コアを収納するための容積を小さくすることがで
き、しかも、Ｙ軸方向の巾すなわちトラツク巾を
狭めて薄型にするとともに、組立容易な磁気ヘツ
ドによつて位置検出信号およびゲート検出信号を
得ることができ、所期の目的を十分に達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は磁気センサの従来例を示
すもので、第１図は位置検出用の磁気センサの構
造を示す斜視図であり、第２図はこの磁気センサ
の出力特性を示す特性線図である。また第３図は
ゲート検出用の磁気センサの構造を示す斜視図で
あり、第４図はこの磁気センサの出力特性を示す
特性線図である。第５図は本発明に係る磁気セン
サの一実施例を示す要部斜視図である。第６図は
上記実施例において発磁体から磁気ヘツドの第１
の可飽和コアに流れる磁束の状態を示す模式図で
あり、第７図は同じく第２の可飽和コアに流れる
磁束の状態を示す模式図である。第８図は上記実
施例により回転検出を行なつてその動作特性を実
測するために用いられた機構を示す模式的な外観
斜視図である。第９図は上記実施例で回転検出を
行つて得られた位置検出信号およびゲート検出信
号の出力特性の実測結果を示す特性線図である。
第１０図は上記第６図に示した機構における回転
軸の半径Ｒを60mmとした場合に上記実施例によつ
て得られた位置検出信号の出力特性の実測結果を
示す特性線図である。第１１図は上記第１図に示
した従来の磁気センサによる位置検出信号の出力
特性の実測結果を示す特性線図である。第１２図
は本発明に係る磁気センサの他の実測例を示す要
部斜視図である。 １０……発磁体、２０……磁気ヘツド、２１，
２２，２２Ａ，２２Ｂ……可飽和コア、２１ａ，
２２ａ……磁脚部、２３……位置検出用の検出コ
イル、２４，２４Ａ，２４Ｂ……ゲート検出用の
検出コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方向の着磁が施こされ且つその磁化方向を
   Ｘ軸としたＸ−Ｙ平面上に配置された発磁体と、
   Ｘ軸とＹ軸とに直交する方向をＺ軸として、相対
   向するＺ軸方向の各磁脚部に一対の検出コイルが
   巻装され且つＸ−Ｚ平面上に配置した枠体平板状
   の可飽和コアと相対向するＸ軸方向の各磁脚部に
   一対の検出コイルが巻装された枠体平板状の可飽
   和コアとを平行に配置した構造の磁気ヘツドを備
   え、上記発磁体と磁気ヘツドとをＸ軸方向に相対
   移動自在に設けて成る磁気センサ。