JPH09318391A - Magnetic type encoder - Google Patents
Magnetic type encoderInfo
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- JPH09318391A JPH09318391A JP16094596A JP16094596A JPH09318391A JP H09318391 A JPH09318391 A JP H09318391A JP 16094596 A JP16094596 A JP 16094596A JP 16094596 A JP16094596 A JP 16094596A JP H09318391 A JPH09318391 A JP H09318391A
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は長さや角度を測定す
るための磁気式エンコーダに係り、特に高分解能化を図
った磁気式エンコーダに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic encoder for measuring length and angle, and more particularly to a magnetic encoder having a high resolution.
【0002】[0002]
【背景技術】図5に従来の磁気式エンコーダの例を示
す。磁気式エンコーダは、長尺の平板状のスケール33
と、このスケール33に対して相対移動するように取付
けられる検出部17とを有する。スケール33はベース
35と、このベース35上に装着された磁性媒体13と
を有し、この磁性媒体13は最初未着磁の状態におい
て、外部手段で着磁することにより微細な間隔でNS磁
極を交互に規則的に設け、スケールとしての位置情報を
記録している。このようなスケール33においては、隣
接する磁極は常に異極となるため、この異極間の漏れ磁
束を検出部17に組み込まれた磁気センサ19で検出す
ることによって磁気式エンコーダを構成している。BACKGROUND ART FIG. 5 shows an example of a conventional magnetic encoder. The magnetic encoder is a long flat scale 33.
And a detection unit 17 attached so as to move relative to the scale 33. The scale 33 has a base 35 and a magnetic medium 13 mounted on the base 35. When the magnetic medium 13 is initially unmagnetized, it is magnetized by external means to form NS magnetic poles at fine intervals. Are alternately provided regularly, and position information as a scale is recorded. In such a scale 33, since adjacent magnetic poles are always different poles, a magnetic sensor 19 incorporated in the detector 17 detects a leakage magnetic flux between the different poles to form a magnetic encoder. .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の磁気
式エンコーダでは、図6の(a)から(b)のように分
解能を高めるためにスケール33のピッチを微細化する
と、相対的に異極間の距離が縮まってしまい外部への漏
れ磁束範囲が狭くなり、より高感度の磁気センサ19を
用いるか、機械加工の精度を高めて磁気センサ19とス
ケール33との間隔を狭めなければ十分な信号検出感度
を得ることができなかった。このため、磁気式エンコー
ダにおいては簡便な方法で分解能を高めることができな
いという問題があった。In such a conventional magnetic encoder, if the pitch of the scale 33 is made fine to increase the resolution as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), it is relatively different. The distance between the poles is shortened and the range of the leakage magnetic flux to the outside is narrowed, so that it is sufficient to use the magnetic sensor 19 with higher sensitivity or to improve the machining accuracy to narrow the gap between the magnetic sensor 19 and the scale 33. It was not possible to obtain sufficient signal detection sensitivity. Therefore, the magnetic encoder has a problem that the resolution cannot be increased by a simple method.
【0004】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は簡便な方法で磁気式エンコーダ
の分解能を高め、測定の高精度化を図ることである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the resolution of a magnetic encoder by a simple method and improve the accuracy of measurement.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、位置情報を磁束密度の変化によって記録
したスケールと、スケールと相対移動可能な検出部に組
み込まれた磁気センサとを備えたエンコーダにおいて、
前記スケールは、検出部の移動範囲内に一様な磁束を発
生させる磁束発生部と、この磁束発生部と磁気センサと
の間のスケール平面部に検出部の移動方向に沿って規則
的パターンを形成する高透磁率物質を塗布することによ
り課題解決の手段としている。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a scale in which position information is recorded by a change in magnetic flux density, and a magnetic sensor incorporated in a detecting section capable of moving relative to the scale. In the equipped encoder,
The scale has a magnetic flux generating section that generates a uniform magnetic flux within the moving range of the detecting section, and a regular pattern along the moving direction of the detecting section on the scale plane section between the magnetic flux generating section and the magnetic sensor. It is a means for solving the problem by applying a high magnetic permeability material to be formed.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図1は本発明の第1の実施の形態である磁気式エ
ンコーダの概略構成図である。スケール11は、Z軸方
向に一様に着磁した磁性媒体13の表面に、一定間隔G
/2で高透磁率物質15を接着することにより構成され
る。図2(a)(b)は、図1のa−a線、b−b線断
面図のスケール11上の磁束を示した略図である。高透
磁率物質15は磁極からの磁束が通りやすいことから、
高透磁率物質15の存在する部分のZ軸方向への磁束の
広がりが大きく、反対に高透磁率物質15の存在しない
部分の磁束の広がりは小さくなる。つまり、高透磁率物
質15の存在する部分、存在しない部分のZ軸方向への
磁束密度はスケール11上で一定間隔G/2で周期的に
変化する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, components denoted by the same reference numerals represent the same components. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a magnetic encoder that is a first embodiment of the present invention. The scale 11 has a constant gap G on the surface of the magnetic medium 13 uniformly magnetized in the Z-axis direction.
It is constituted by adhering the high magnetic permeability material 15 at / 2. 2A and 2B are schematic diagrams showing the magnetic flux on the scale 11 of the aa line and bb line sectional views of FIG. Since the magnetic flux from the magnetic pole easily passes through the high magnetic permeability material 15,
The magnetic flux spreads in the Z-axis direction in a portion where the high magnetic permeability material 15 exists, and conversely, the magnetic flux spreads in a portion where the high magnetic permeability material 15 does not exist becomes small. That is, the magnetic flux density in the Z-axis direction in the portion where the high magnetic permeability material 15 exists and the portion where the high magnetic permeability material 15 does not exist periodically change on the scale 11 at a constant interval G / 2.
【0007】図3は検出部17に組み込まれた磁気セン
サ19とスケール11との位置関係を示した図である。
磁気センサ19は、強磁性磁気抵抗素子21、23が間
隔Hで直列に接続されており、電圧供給端子25、出力
端子27が形成されている。検出部17は、スケール1
1上のX軸方向に自由に移動できるように配置されてお
り、検出部17とスケール11との相対移動量に応じて
変化する磁束密度を磁気センサ19で検出する。強磁性
磁気抵抗素子21、23それぞれの電気抵抗Rは電流ベ
クトルと磁化ベクトルとの間の角度をθ、角度θに依存
しない抵抗成分をR0 、角度θに依存する抵抗成分をΔ
Rとすると、R=R0 +ΔR×COS 2θで表わされるこ
とが知られている。FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the magnetic sensor 19 incorporated in the detection unit 17 and the scale 11.
In the magnetic sensor 19, ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 are connected in series at an interval H, and a voltage supply terminal 25 and an output terminal 27 are formed. The detection unit 17 uses the scale 1
The magnetic sensor 19 is arranged so as to be freely movable in the X-axis direction on the magnetic recording medium 1, and the magnetic sensor 19 detects the magnetic flux density that changes according to the relative movement amount of the detection unit 17 and the scale 11. The electric resistance R of each of the ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 is the angle between the current vector and the magnetization vector θ, the resistance component not dependent on the angle θ is R 0, and the resistance component dependent on the angle θ is Δ
It is known that R is represented by R = R0 + ΔR × COS 2θ.
【0008】このような磁気式エンコーダは、Z軸方向
の磁束密度はスケール11上で一定間隔G/2で周期的
に変化しているため、強磁性磁気抵抗素子21、23の
磁化ベクトルもスケール11上で電流ベクトルに対し、
検出部17とスケール11との相対移動量に応じた電気
抵抗となる。ここで、強磁性磁気抵抗素子21、23の
間隔Hと高透磁率物質15のピッチGをH=(3G)/
4とする。強磁性磁気抵抗素子21、23のそれぞれの
電気抵抗Re 、Rf は、磁気センサ19の位置Xにおい
て、In such a magnetic encoder, since the magnetic flux density in the Z-axis direction changes periodically on the scale 11 at a constant interval G / 2, the magnetization vectors of the ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 are also scaled. On 11 for the current vector,
The electric resistance corresponds to the relative movement amount between the detection unit 17 and the scale 11. Here, the distance H between the ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 and the pitch G of the high magnetic permeability material 15 are H = (3G) /
Set to 4. The electric resistances Re and Rf of the ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 are, at the position X of the magnetic sensor 19,
【0009】[0009]
【数1】 [Equation 1]
【0010】で表わすことができる。この時、電圧供給
端子25から電圧Vを入力すると、図3の磁気センサ1
9の様に強磁性磁気抵抗素子21、23が直列に接続さ
れている場合、出力端子27上の電圧Vout はCan be represented by At this time, if the voltage V is input from the voltage supply terminal 25, the magnetic sensor 1 of FIG.
When the ferromagnetic magnetoresistive elements 21 and 23 are connected in series as in 9, the voltage Vout on the output terminal 27 is
【0011】[0011]
【数2】 [Equation 2]
【0012】で表わすことができる。この出力端子27
上の電圧Vout の信号の位相を検出することにより、検
出部17とスケール11との相対移動量を検出すること
ができる。エンコーダの位置読み取りを高精度化するた
めには、スケールのピッチを微細化する必要があり、先
に説明した磁気式エンコーダにおいては既存の薄膜プロ
セス技術により容易にスケールのピッチを微細化するこ
とが可能である。Can be expressed as This output terminal 27
By detecting the phase of the signal of the upper voltage Vout, the relative movement amount between the detection unit 17 and the scale 11 can be detected. In order to improve the accuracy of position reading of the encoder, it is necessary to make the scale pitch finer, and in the magnetic encoder described above, it is possible to easily make the scale pitch finer by the existing thin film process technology. It is possible.
【0013】図4は本発明の第2の実施の形態である磁
気式エンコーダのスケールのピッチを微細化したスケー
ルの概略構成図である。Z軸方向に0. 5mm程度の厚み
を持つガラス基板29の表面に高透磁率物質である金属
薄膜を蒸着し、エッチング技術によりX軸方向に100
μm 幅程度のパターン31を形成する。Z軸方向に一様
に着磁した磁性媒体13の表面に微細なパターン31を
形成したガラス基板29を接着することで、スケールの
ピッチを微細化することが可能となった。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scale in which the pitch of the scale of the magnetic encoder according to the second embodiment of the present invention is miniaturized. A metal thin film of a high magnetic permeability material is vapor-deposited on the surface of a glass substrate 29 having a thickness of about 0.5 mm in the Z-axis direction, and 100 in the X-axis direction by etching technology.
A pattern 31 having a width of about μm is formed. By adhering the glass substrate 29 having the fine pattern 31 formed on the surface of the magnetic medium 13 uniformly magnetized in the Z-axis direction, the scale pitch can be reduced.
【0014】以上、本発明について好適な実施の形態を
挙げて説明したが、本発明は、この実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変
更が可能である。たとえば、上記実施の形態では、磁気
センサは強磁性磁気抵抗素子を用いて構成したが、フラ
ックスゲート、MR素子、ホール素子等を用いて構成す
ることも可能である。また、上記実施の形態ではリニヤ
エンコーダに限って説明したが、ロータリーエンコーダ
及び2次元エンコーダにおいても本発明を実施可能であ
る。Although the present invention has been described above with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. . For example, in the above-described embodiment, the magnetic sensor is configured by using the ferromagnetic magnetoresistive element, but it may be configured by using a flux gate, an MR element, a Hall element, or the like. Further, in the above-described embodiment, the description has been limited to the linear encoder, but the present invention can also be implemented in a rotary encoder and a two-dimensional encoder.
【発明の効果】一様な磁束を発生させる磁束発生部と、
この磁束の変化を検出する磁気センサとの間のスケール
平面部に検出部の移動方向に沿って規則的パターンを形
成する高透磁率物質を塗布することで位置の情報をZ軸
方向の磁束密度の変化により記録させる。磁気センサに
向かう磁束密度の変化はスケール面上がすべて同極であ
るため従来の磁気式エンコーダと比較して、スケール面
からの距離による磁束の減少を抑えることができ、既存
の薄膜プロセス技術により容易にスケールのピッチを微
細化することができる。このため簡便な方法で磁気式エ
ンコーダの分解能を高め、測定の高精度化を図ることが
できる。A magnetic flux generating section for generating a uniform magnetic flux,
By applying a high-permeability substance that forms a regular pattern along the moving direction of the detection unit to the scale plane portion between the magnetic sensor that detects the change in the magnetic flux and the magnetic flux density in the Z-axis direction, Record due to changes in. The change in the magnetic flux density toward the magnetic sensor is the same polarity on the scale surface, so compared to the conventional magnetic encoder, it is possible to suppress the decrease in the magnetic flux due to the distance from the scale surface. The pitch of the scale can be easily miniaturized. Therefore, the resolution of the magnetic encoder can be increased by a simple method, and the accuracy of measurement can be improved.
【図1】本発明の第1の実施形態である磁気式エンコー
ダの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a magnetic encoder that is a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のa−a線、b−b線断面の磁束を示す略
図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a magnetic flux in a cross section taken along the line aa and the line bb of FIG.
【図3】本発明の第1の実施形態である磁気式エンコー
ダの磁気センサとスケールとの位置関係を示した図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a magnetic sensor and a scale of the magnetic encoder according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施形態である磁気式エンコー
ダのスケールの概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scale of a magnetic encoder that is a second embodiment of the present invention.
【図5】従来の磁気式エンコーダである。FIG. 5 is a conventional magnetic encoder.
【図6】従来の磁気式エンコーダのスケールの断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view of a scale of a conventional magnetic encoder.
11、33 スケール 13 磁性媒体 15 高透磁率物質 17 検出部 19 磁気センサ 21、23 強磁性磁気抵抗素子 25 電圧供給端子 27 出力端子 29 ガラス基板 31 パターン 35 ベース 11, 33 Scale 13 Magnetic Medium 15 High Permeability Material 17 Detecting Section 19 Magnetic Sensor 21, 23 Ferromagnetic Magnetoresistive Element 25 Voltage Supply Terminal 27 Output Terminal 29 Glass Substrate 31 Pattern 35 Base
Claims (3)
たスケールと、スケールと相対移動可能な検出部に組み
込まれた磁気センサとを備えたエンコーダにおいて、 前記スケールは、検出部の移動範囲内に一様な磁束を発
生させる磁束発生部と、この磁束発生部と磁気センサと
の間のスケール平面部に検出部の移動方向に沿って規則
的パターンを形成する高透磁率物質が塗布されているこ
とを特徴とする磁気式エンコーダ。1. An encoder comprising a scale in which position information is recorded by a change in magnetic flux density, and a magnetic sensor incorporated in a detecting section capable of moving relative to the scale, wherein the scale is within a moving range of the detecting section. A magnetic flux generator that generates a uniform magnetic flux and a high-permeability substance that forms a regular pattern along the moving direction of the detector are applied to the scale plane portion between the magnetic flux generator and the magnetic sensor. A magnetic encoder characterized in that
たスケールと、スケールと相対移動可能な検出部に組み
込まれた磁気センサとを備えたエンコーダにおいて、 前記スケールは、検出部の移動範囲内に一様な磁束を発
生させる平板状の磁石部を有し、この磁石部の磁気セン
サと対向する面に検出部の移動方向に沿って規則的パタ
ーンを形成する高透磁率物質が塗布されていることを特
徴とする磁気式エンコーダ。2. An encoder provided with a scale in which position information is recorded by a change in magnetic flux density, and a magnetic sensor incorporated in a detecting section capable of moving relative to the scale, wherein the scale is within a moving range of the detecting section. It has a flat plate-shaped magnet portion that generates a uniform magnetic flux, and a high-permeability substance that forms a regular pattern along the moving direction of the detection portion is applied to the surface of the magnet portion that faces the magnetic sensor. A magnetic encoder characterized in that
たスケールと、スケールと相対移動可能な検出部に組み
込まれた磁気センサとを備えたエンコーダにおいて、 前記スケールは、検出部の移動範囲内に一様な磁束を発
生させる平板状の磁石部と、この磁石部と磁気センサと
の間に設けられ、その表面に検出部の移動方向に沿って
規則的パターンを形成する高透磁率物質が塗布された帯
状ガラスとから構成されていることを特徴とする磁気式
エンコーダ。3. An encoder provided with a scale in which position information is recorded by a change in magnetic flux density and a magnetic sensor incorporated in a detection unit capable of moving relative to the scale, wherein the scale is within a moving range of the detection unit. A flat magnet portion that generates a uniform magnetic flux, and a high-permeability substance that is provided between the magnet portion and the magnetic sensor and that forms a regular pattern along the moving direction of the detection portion is applied to the surface of the magnet portion. A magnetic encoder characterized in that the magnetic encoder is made of a strip glass.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16094596A JPH09318391A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Magnetic type encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16094596A JPH09318391A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Magnetic type encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09318391A true JPH09318391A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15725622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16094596A Pending JPH09318391A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Magnetic type encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09318391A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114508993A (en) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 精量电子(深圳)有限公司 | Magnetoresistive displacement measuring device |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP16094596A patent/JPH09318391A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114508993A (en) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 精量电子(深圳)有限公司 | Magnetoresistive displacement measuring device |
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