JPH0750664Y2 - 磁気式リニアスケール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、作用する磁界の強さに応じて電気抵抗が変
化する磁気抵抗素子を用いた磁気式リニアスケールに関
するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の磁気式リニアスケールとしては、例え
ば、特開昭63-212803号公報に示されるような構成のも
のが知られている。

この従来構成においては、移動物体に永久磁石が取り付
けられると共に、この永久磁石に所定間隙をおいて磁気
抵抗素子が対向配置され、移動物体の移動に伴う永久磁
石の位置に応じて、該永久磁石の磁界に対する磁気抵抗
素子の感度、つまりその磁気抵抗素子の電気抵抗が変化
し、この電気抵抗の変化に基づいて移動物体の位置を検
出するようになっている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、この従来の磁気式リニアスケールにおいて
は、１つの磁気抵抗素子が移動物体上の永久磁石の一側
に所定間隙をおいて対向配置されているため、移動物体
が磁気抵抗素子に沿って正確に平行移動されないと、永
久磁石と磁気抵抗素子との間隙に変動が生じて、位置検
出を正確に行うことができないという問題点があった。

この考案は、このような従来の技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、永久磁石が磁気抵抗素子に沿って正確に平行移動さ
れないで、永久磁石と磁気抵抗素子との間隙に変動が生
じても、位置検出を正確に行うことができる磁気式リニ
アスケールを供給することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、請求項１に記載の考案に
おいては、平板状をなす一対の磁気抵抗素子を所定間隔
をおいて平行に対向配置し、その平行に配置された両磁
気抵抗素子に沿って永久磁石を移動させたとき、その永
久磁石の移動位置に応じて両磁気抵抗素子から異なる出
力を発生させて位置を検出するようにしたものである。

又、請求項２に記載の考案においては、磁気抵抗素子は
前記永久磁石の発生する磁界に関して永久磁石の変位の
方向に線形の感度分布を持つようにしたものである。

［作用］ 上記のように構成された磁気式リニアスケールにおい
て、永久磁石が移動されると、該永久磁石の磁界に対す
る一対の磁気抵抗素子の感度が変わって、その磁気抵抗
素子の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化に基づい
て永久磁石の位置が検出される。又、この位置検出時に
は、所定間隔をおいて平行に対向配置された一対の磁気
抵抗素子永久磁石が移動されるため、永久磁石が磁気抵
抗素子に沿って正確に平行移動されないで、永久磁石と
磁気抵抗素子との間隙に変動が生じても、一方の磁気抵
抗素子からの電気出力の変動が他方の磁気抵抗素子から
の電気出力の変動により相殺されて、位置検出を正確に
行うことができる。

さらに、磁気抵抗素子は前記永久磁石の発生する磁界に
関して永久磁石の変位の方向に線形の感度分布を持つよ
うにした場合には、永久磁石の移動変位に比例した電気
出力を得ることができて、位置検出動作の信頼性を高め
ることができる。

［実施例］ 以下、この考案を具体化した磁気式リニアスケールの一
実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように、ケール１は非磁性材料
よりなり、その内面には一対の磁気抵抗素子2,3が所定
間隔をおいて平行に対向配設されている。永久磁石４は
移動ロッド５の先端にヨーク６を介して取り付けられ、
両磁気抵抗素子2,3間でそれらに対し所定間隙をもって
移動可能に対向配置されている。温度補償用の整磁合金
７は永久磁石４の外面に設けられ、この整磁合金７によ
り永久磁石４から発生される磁界が温度変化に関わらず
一定に保たれる。バネ８は永久磁石４とケール１との間
に介装され、このバネ８により永久磁石４が一方向に移
動付勢されている。

第１図に示すように、前記角磁気抵抗素子2,3は、基板
９と、その基板９の対向面の一側に形成された主抵抗素
子2a,3aと、基板９の対向面の他側に形成された温度補
償用の副抵抗素子2b,3bとから構成されている。そし
て、主抵抗素子2a,3aの一端の第１端子10が互いに接続
されると共に、副抵抗素子2b,3bの一端の第２端子11に
一定の電圧が印加され、主抵抗素子2a,3a及び副抵抗素
子2b,3bの他端の第３端子12が出力端子となっている。

前記各磁気抵抗素子2,3の主抵抗素子2a,3aは永久磁石４
の移動変位方向に対して線形に変化する感度特性を持
ち、この感度の変化は主抵抗素子2a,3aの長さに線形変
化を持たせることによって任意に設定されている。又、
各磁気抵抗素子2,3の副抵抗素子2b,3bは永久磁石４の移
動変位方向と直交する方向に対して線形に変化する感度
特性を持ち、この感度の変化は副抵抗素子2b,3bの長さ
に線形変化を持たせることによって任意に設定されてい
る。

次に、前記のように構成された磁気式リニアスケールの
制御回路について説明すると、第３図に示すように、前
記磁気抵抗素子2,3の第３端子12にはコンパレータ15の
反転入力端子及び非反転入力端子がそれぞれ接続され、
このコンパレータ15のスレッショルドレベルは抵抗R1,R
2,R3の値によって任意に設定されている。そして、コン
パレータ15の出力が正電位のときには、トランジスタ16
にベース電流が流れて、そのコレクタ・エミッタ間が導
通し、リレー等の負荷17が作動されると共に、発光ダイ
オード18が発光される。又、コンパレータ15の出力が負
電位のときには、トランジスタ16のコレクタ・エミッタ
間が遮断されて、負荷17の作動が停止されると共に、発
光ダイオード18の発光も停止される。

次に、前記のように構成された磁気式リニアスケールに
ついて動作を説明する。

さて、この磁気式リニアスケールにおいては、永久磁石
４の移動方向の磁束に対しては磁気抵抗素子2,3の主抵
抗素子2a,3aが感応し、その磁束密度に比例して電気抵
抗が変化するが、副抵抗素子2b,3bは感応しないで温度
補償の機能を果たすのみである。このため、移動ロッド
５と共に永久磁石４が上方に移動されると、主抵抗素子
2a,3aに作用する磁束密度が高くなって電気抵抗が増大
し、第３端子12間の出力電圧が次第に上昇する。又、永
久磁石４が下方に移動させるときには、主抵抗素子2a,3
aに作用する磁束密度が低くなって電気抵抗が減少し、
第３端子12間の出力電圧が次第に降下する。従って、こ
の出力電圧の変化に基づいて前述した第３図に示す制御
回路により、永久磁石４の位置を検出することができ
る。

なお、この実施例の磁気式リニアスケールにおいては、
所定間隔をおいて平行に対向配置された一対の磁気抵抗
素子2,3間で永久磁石４が移動されるようになっている
ため、それらの部材に製造や組付誤差があって永久磁石
４が磁気抵抗素子2,3に沿って正確に平行移動されない
で、永久磁石４と磁気抵抗素子2,3との間隙に変動が生
じた場合でも、一方の磁気抵抗素子２からの出力電圧の
増大又は減少変動が他方の磁気抵抗素子３からの出力電
圧の減少又は増大変動により相殺されて、位置検出を正
確に行うことができる。

さらに、この実施例においては、永久磁石４の発生する
磁界に対する磁気抵抗素子2,3の感度が永久磁石４の変
位の方向に関し線形の感度分布を持つように構成されて
いる。このため、第４図に示すように、永久磁石４の移
動変位に比例した電気出力を得ることができて、位置検
出動作の信頼性を高めることができる。

なお、この考案は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、この考案の趣旨から逸脱しない範囲で、次のよ
うに変更して具体化することも可能である。

（１） 一方の磁気抵抗素子２における主抵抗素子2aの
長さを一端側に向かって増大するように線形変化させる
と共に、他方の磁気抵抗素子３における主抵抗素子3aの
長さを一端側に向かって減少するように線形変化させ、
この両磁気抵抗素子2,3からの電気出力の差を取るよう
に構成すること。

（２） 一対の磁気抵抗素子2,3を、円板状の基板と、
その基板上に形成された円周方向に線形変化する主抵抗
素子と、基板上に形成された半径方向に線形変化する副
抵抗素子とから構成し、両磁気抵抗素子2,3間に永久磁
石４を回転可能に配設して、その永久磁石４の回転位置
を検出するように構成すること。

（３） 磁気抵抗素子2,3における主抵抗素子2a,3a及び
副抵抗素子2b,3bの傾き又は密度に線形変化を与えるこ
とによって、主抵抗素子2a,3a及び副抵抗素子2b,3bの感
度特性に線形変化を持たせるように構成すること。

［考案の効果］ 請求項１に記載の考案は、一対の磁気抵抗素子を所定間
隔をおいて平行に対向配置し、両磁気抵抗素子に沿って
永久磁石を移動可能に配置したので、それらの部材に製
造及び組付誤差があって永久磁石が磁気抵抗素子に沿っ
て正確に平行移動されないで、永久磁石と磁気抵抗素子
との間隙に変動が生じても、一方の磁気抵抗素子からの
電気出力の変動が他方の磁気抵抗素子からの電気出力の
変動により相殺されて、位置検出を正確に行うことがで
きるという優れた効果を奏する。

又、請求項２に記載の考案では、磁気抵抗素子は前記永
久磁石の発生する磁界に関して永久磁石の変位の方向に
線形の感度分布を持つようにしたので、永久磁石の移動
変位に比例した電気出力を得ることができて、信頼性の
高い磁気式リニアスケールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を具体化した磁気式リニアスケールの
要部分解斜視図、第２図は磁気式リニアスケールの断面
図、第３図は同じく磁気式リニアスケールの制御回路
図、第４図は出力特性図である。 2,3……磁気抵抗素子、2a,3a……主抵抗素子、４……永
久磁石。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状をなす一対の磁気抵抗素子（2,3）
   を所定間隔をおいて平行に対向配置し、その平行に配置
   された両磁気抵抗素子（2,3）に沿って永久磁石（４）
   を移動させたとき、その永久磁石（４）の移動位置に応
   じて両磁気抵抗素子（2,3）から異なる出力を発生させ
   て位置を検出するようにしたことを特徴とする磁気式リ
   ニアスケール。
2. 【請求項２】磁気抵抗素子（2,3）は前記永久磁石
   （４）の発生する磁界に関して永久磁石の変位の方向に
   線形の感度分布を持っていることを特徴とする請求項１
   に記載の磁気式リニアスケール。