JPH0662304U - 磁気リニアスケール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気センサの出力レベルを低下させずに移動
距離の検出を高精度に行い得ると共に、耐久性及び信頼
性に優れた磁気リニアスケールを提供するものである。 【構成】 シャフト６表面上に磁性体部５を設け、磁気
センサ１が保持される磁気センサ保持部４にジンバル３
を備え、磁気センサ保持部４を移動可能な構造として磁
気リニアスケールを構成している。これにより、磁性体
部５上を移動し、移動体本体が装着される磁気センサ保
持部４は、磁性体部５に幾分の曲りやうねりがあって
も、ジンバル３により磁性体部５の延在方向における捩
れが磁気センサ１に与えられ、その延在方向に対する垂
直方向に磁気センサ１が自由度良く可動するので、磁性
体部５に対する優れた追従性を獲得できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばプリンタ、製造ロボット、数値制御機械等に搭載され、所定 方向に磁化された磁性体部における移動位置を磁気的に検出する磁気リニアスケ ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の磁気リニアスケールは、例えば図４に示す如く、所定間隔に置 かれたフレーム７，７´間にシャフト６と、このシャフト６の延在方向に平行し 、且つ所定の磁極間隔で高保持力を保つように交互に逆向きに磁化された磁性体 部５とを架設し、磁性体部５上に磁気抵抗素子から成る磁気センサを保持したリ ニアスケール本体４０を装着する一方、シャフト６上にスライダ部１０をリニア スケール本体４０と組み合わせて装着した構成になっている。この磁気リニアス ケールにおいては、リニアスケール本体４０とスライダ部１０とが互いに組み合 わされて移動する。

【０００３】 このような構成の磁気リニアスケールは、スライダ部１０を移動させると、こ の動きに伴ってリニアスケール本体４０が移動するので、磁気センサと磁性体部 ５との相対移動に伴う磁界の変化を磁気センサにより測定することができる。こ のとき、磁気センサは磁界の変化を電気信号に変換し、その電気信号を演算機（ 図示せず）に伝送する。演算機は、電気信号を時間関数化し、その関数に基づい て磁性体部５上におけるリニアスケール本体４０の移動距離（位置）を算出する 。

【０００４】 ところで、一般的な磁気リニアスケールは、磁性体部５の磁化寸法により磁気 センサの出力レベルが影響を被る。そこで、移動距離の検出に高い分解能を持た せる場合、磁性体部５の磁化寸法を縮め、磁化密度の均一化を図ると共に、磁気 センサから得られる出力レベルを最大限に引き出せるように、磁性体部５と磁気 センサとの距離を機械的精度の寸法により短くし、電気的変動を抑制できるよう に対策している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の磁気リニアスケールの場合、移動距離検出を高分解能に行うためには、 上述した如く、磁性体部５の磁化寸法を縮める必要があるので、こうした場合に は磁気センサからの出力レベルが低下し、しばしば磁気センサの出力電圧が低下 されてしまうことがある。こうした条件下においては、スケール装置全体の構成 上、他の構成部に対する電気的な規格設定や、これに関わる機械的な調整を図り 難いという問題がある。

【０００６】 又、一般に磁気リニアスケールは、リニアスケール本体４０に面内磁場感度の 高い強磁性体磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を磁気センサとして保持させているが、 磁性体部５の形状が円筒状である場合は、リニアスケール本体４０及び磁性体部 ５間にスペーシングを充分に確保できず、感度が悪化してしまうという弱点があ る。

【０００７】 加えて、従来の磁気リニアスケールの場合、フレーム７，７´間に架設される 磁性体部５とシャフト６との架設時における精度管理が大変で、コスト面でも割 高になるばかりでなく、磁性体部５やシャフト６に曲りやうねりを生じると、移 動距離の検出精度が大きく劣化されるという構造上の欠点がある。

【０００８】 本考案は、かかる事情を鑑みなされたもので、その技術的課題は、磁気センサ の出力レベルを低下させることなく、簡素な構成により移動距離の検出を高精度 に行い得ると共に、耐久性や信頼性に優れた磁気リニアスケールを提供すること にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、所定方向に延びたシャフトと、該シャフトに所定方向で移動 可能に装着されると共に、移動物本体を装着可能な磁気センサ保持部と、磁気セ ンサ保持部に保持された磁気センサと、磁気センサの移動路に沿って所定の磁極 間隔で交互に逆向きに磁化された磁性体部とを備えた磁気リニアスケールであっ て、磁性体部をシャフトの特定表面に設け、更に、磁気センサ保持部は、磁気セ ンサを磁性体部に対向した状態で所定方向と交差する方向で可動となるように弾 力的に保持させた保持手段を備えた磁気リニアスケールが得られる。

【００１０】 又、本考案によれば、上記磁気リニアスケールにおいて、保持手段は、周囲部 が磁気センサ保持部に保持され、且つ中央部に磁気センサを保持したジンバルで ある磁気リニアスケールが得られる。

【００１１】

【作用】

本考案の磁気リニアスケールは、磁気センサが保持される磁気センサ保持部に ジンバルを設けることにより、シャフト表面上に設けられた磁性体部に幾分の曲 りやうねりがあっても、その延在方向（磁気センサ保持部の移動方向）における 捩れを可動性の磁気センサに与え、磁気センサと磁性体部とに所定の間隔を保ち 得るようにすることで、磁気センサの磁性体部に対する追従性の向上を図ってい る。

【００１２】

【実施例】

以下に実施例を挙げ、本考案の磁気リニアスケールについて、図面を参照して 詳細に説明する。

【００１３】 図１は、本考案の一実施例である磁気リニアスケールの基本構成を側面図によ り示したものである。磁気リニアスケールは、図示の如く、所定間隔を置いたフ レーム７，７´間に、その表面特定方向上に所定の磁極間隔で高保持力を保つよ うに交互に逆向きに磁化された直線状磁性体部５を設けたシャフト６を架設し、 磁性体部５上に磁気抵抗素子から成る磁気センサ１を保持した磁気センサ保持部 ４を装着して構成されている。

【００１４】 又、この磁気リニアスケールは、磁気センサ保持部４に、磁気センサ１を磁性 体部５に対向した状態で所定方向と交差する方向で可動となるように弾力的に保 持させる保持手段としてのジンバル３を備えている。即ち、磁気センサ保持部４ は、内部に移動物本体（図示せず）用の収納空間を有し、この収納空間内に磁気 センサ１，回路基板２，及びジンバル３を備えている。ジンバル３は、磁気セン サ１を回路基板２（通常は略図した演算機からの電線が接続される）を介して磁 性体部５との間で把持して中央部に配置させて保持する一方、周囲部が磁気セン サ保持部４に保持されている。これにより、回路基板２は、磁気センサ１とジン バル３との間に介挿され、ジンバル３は磁性体部５の延在方向（所定方向）と、 この延在方向に対する垂直方向とに自由度を有している。

【００１５】 図２は、磁気センサ保持部４とシャフト６上に設けられた磁性体部５とを斜視 図により示したもので、図３は磁気センサ１，回路基板２，及びジンバル３の装 着状態を平面図（但し、磁気センサ保持部４の磁性体部５側，即ち、磁気センサ 保持部４の裏面に関する）により示したものである。

【００１６】 ジンバル３は、磁性体部５及びシャフト６に曲りや、うねりがあってもそれに 応じて正確な追従を行わせるために設けられたもので、磁性体部５の延在方向（ 磁気センサ保持部４の移動方向）や、これに対する垂直方向に磁気センサ１を可 動にすることができる。

【００１７】 具体的に云えば、図３に示す如く、ジンバル３には摺動部３１，３２があり、 磁性体部５の延在方向に対しては摺動部３１が変形し、その延在方向に対する垂 直方向には摺動部３２が変形する。これにより、磁性体部５の延在方向成分に角 度θの曲りやうねりがあったり、或いはその延在方向の垂直方向成分に角度θの 曲りやうねりがあっても、それらに応じた適確な追従を行い得る。

【００１８】 このような構成による磁気リニアスケールは、移動物本体が装着された状態で 磁気センサ保持部４が移動すると、この動きに伴って磁気センサ１と磁性体部５ とが相対移動を起こし、磁気センサ１による磁性体部５の延在方向に関する磁界 変化を測定することができる。

【００１９】 この場合も、磁気センサ１は磁界の変化を電気信号に変換した後、この電気信 号を演算機（図示せず）に伝送し、演算機で時間関数化されることで、磁性体部 ５上における磁気センサ保持部４の移動距離が算出される。

【００２０】 ところで、図１に示す磁気リニアスケールは、シャフト６上に磁性体部５を設 け、磁気センサ保持部４を移動させる構造とすると共に、磁気センサ１をジンバ ル３により磁気センサ保持部４内に装着させているので、基本的に磁気長検出の 対象となる磁性体部５に曲りやうねり等の変形を生じ難く、この磁性体部５に多 少の変形を生じた場合にも、ジンバル３が機械的吸収を行って適確に追従する。 これにより、磁気センサ１と磁性体部５とが常時一定の間隔と所定の圧力を維持 するので、磁気センサ１の出力レベルを低下させずに移動距離の検出を高精度に 行うことができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上に説明したように、本考案によれば、シャフト表面上に磁性体部を設け、 磁気センサ保持部を移動可能に構成すると共に、ジンバルにより磁気センサを磁 気センサ保持部内に装着させているので、簡素な構成で磁気センサの出力レベル を低下させずに移動距離の検出を高精度に行い得ると共に、耐久性に優れた磁気 リニアスケールが提供される。殊に、ジンバルは磁気センサを磁性体部の延在方 向と、これに対する垂直方向とに可動とするので、磁性体部に多少の曲りやうね りがあっても、磁気センサと磁性体部とが常時一定の間隔と所定の圧力を維持し て適確に追従する。結果として、磁性体部の変形によらずに移動距離の検出を安 定的に、且つ高分解能に行い得るようになるので、従来に無く信頼性の向上に寄 与し得る磁気リニアスケールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である磁気リニアスケールの
基本構成を側面図により示したものである。

【図２】図１に示す磁気リニアスケールが備える磁気セ
ンサ保持部と、直線状シャフト及び直線状磁性体部とを
斜視図により示したものである。

【図３】図１に示す磁気リニアスケールが備える磁気セ
ンサ保持部内に収納された磁気センサ，回路基板，及び
ジンバルの装着状態を磁気センサ保持部の裏面側からの
平面図により示したものである。

【図４】従来の磁気リニアスケールの基本構成を側面図
により簡略的に示したものである。

【符号の説明】

１ 磁気センサ ２ 回路基板 ３ ジンバル ４ 磁気センサ保持部 ５ 磁性体部 ６ シャフト ７，７´ フレーム １０ スライダ部 ３１，３２ 摺動部 ４０ リニアスケール本体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に延びたシャフトと、該シャフ
   トに前記所定方向で移動可能に装着されると共に、移動
   物本体を装着可能な磁気センサ保持部と、前記磁気セン
   サ保持部に保持された磁気センサと、前記磁気センサの
   移動路に沿って所定の磁極間隔で交互に逆向きに磁化さ
   れた磁性体部とを備えた磁気リニアスケールであって、
   前記磁性体部を前記シャフトの特定表面に設け、更に、
   前記磁気センサ保持部は、前記磁気センサを前記磁性体
   部に対向した状態で前記所定方向と交差する方向で可動
   となるように弾力的に保持させた保持手段を備えたこと
   を特徴とする磁気リニアスケール。
2. 【請求項２】 前記保持手段は、周囲部が前記磁気セン
   サ保持部に保持され、且つ中央部に前記磁気センサを保
   持したジンバルであることを特徴とする請求項１記載の
   磁気リニアスケール。