KR20060127231A - 위치를 선형으로 기록하기 위한 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
위치 변경 가능한 물체의 위치를 무접촉 방식으로 선형으로 기록하기 위한 본 발명에 따른 측정 장치(5)는 자기장을 형성하는 필드 장치(6)를 구비하고, 상기 필드 장치는 물체의 위치 변경에 상응하게 측정 구간(2)을 따라서 기준 위치(x0)로부터 편향(x)된다. 상기 측정 구간(2)은 자기 저항 특성을 갖는 스트립 형태의 트랙(3)에 의해서 형성되고, 상기 트랙의 세로면은 통상적인 저항 재료로 이루어진 저항 트랙(4a, 4b)과 콘택팅 된다. 상기 저항 트랙(4a, 4b)의 단부에는 접속부(A 내지 D)가 제공되고, 상기 접속부에서는 필드 장치(6)의 위치(x)와 서로 관련이 있는 측정 신호들이 분기될 수 있다.
Description
본 발명은 물체와 고정 결합되어 있고 자기장을 형성하는 필드 장치를 구비한, 위치 변경 가능한 물체의 위치를 무접촉 방식으로 선형으로 기록하기 위한 측정 장치에 관한 것으로, 상기 필드 장치는 물체의 위치 변경에 상응하게 측정 구간을 따라서 기준 위치로부터 편향된다. 상응하는 측정 장치는 독일 공개 특허 출원서 제 100 44 839 A1호에 개시되어 있다.
특히 0.5 cm 이상의 비교적 큰 길이의 위치를 무접촉 방식으로 선형으로 기록하기 위하여, 다양한 측정 장치들이 공지되어 있다. 따라서, 서문에 언급된 독일 공개 특허 출원서는 도체 루프(conductor-loop)를 통과할 수 있고 자기장을 형성하는 필드 장치를 포함하는 위치 센서를 개시한다. 이 경우 상기 루프 장치는 상호 둘러싸는 도체 터언(conductor turns)을 갖는 적어도 하나의 코일 및 넓은 면으로부터 좁은 면으로 가면서 점차 좁아지는 외부 윤곽, 상기 필드 장치의 편향에 매칭된 연장부 그리고 연자성 층에 의한 커버를 포함한다. 상기 루프 장치에서 얻어진, 자기 포화의 변동에 의존하는 신호를 신호 평가하기 위한 수단이 제공된다.
타이코 일렉트로닉스 사(社)(Tyco Electronics, 스위스)의 설립 취지서에는, 연자성 코어를 갖는 2개의 코일 및 하나의 전도체 자석(transmitter magnet)을 포 함하는 소위 PLCD(Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement)-위치 센서가 공지되어 있다. 상기 공지된 위치 센서는 측정 구간보다 적어도 2배만큼 크게 연장되어야 한다. 상기 위치 센서의 구조는 서문에 언급된 독일 공개 특허 출원서에 따른 측정 장치와 마찬가지로 비교적 복잡하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 서문에 언급된 특징을 갖는 측정 장치를 선행 기술에 비해 단순한 구조를 갖도록 개선하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 언급된 특징들에 의해서 달성된다. 상기 특징들에 따르면, 서문에 규정된 측정 장치는 상기 측정 장치의 측정 구간이 자기 저항 특성을 갖는 스트립 형태의 트랙에 의해서 형성되도록 구현되고, 상기 스트립 형태의 트랙은 마주 놓인 자신의 2개의 세로면에서 각각 통상적인 저항 재료로 이루어진 저항 트랙과 콘택팅 되어 있으며, 이 경우 상기 측정 구간의 단부에서는 상기 통상적인 저항 재료에 접속부가 제공되어 있고, 상기 접속부에서는 필드 장치의 위치와 서로 관련이 있는 측정 신호들이 분기될 수 있다.
본 발명에 따른 측정 장치에서는, 자기 저항 재료가 필드 장치에 의해 각각의 측정 위치에서 국부적으로 포화됨으로써, 상기 영역에서는 도체 트랙의 저항이 상응하게 줄어든다. 그 경우 상기 필드 장치의 개별 위치는 개별 접속부 사이의 저항을 측정함으로써 간단한 방식으로 결정될 수 있다.
상기와 같은 측정 장치 실시예의 장점은, 저항의 측정에 의해서, 편평한 구조적 설계에 의해서 그리고 측정 구간의 연장부와 적어도 거의 동일한 길이에 의해서 실행되는 단순한 측정값 결정에 있다.
본 발명에 따른 측정 장치의 바람직한 실시예들은 청구항 1에 종속된 청구항들에서 상세하게 기술된다. 이 경우, 청구항 1에 따른 실시예는 종속항들 중에서 하나의 종속항의 특징들 또는 바람직하게는 다수의 종속항들의 특징들과도 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 측정 장치는 다음과 같은 추가의 특징들을 포함할 수 있다:
- 자기 저항 재료로 이루어진 상기 스트립 형태의 트랙은 XMR-소자 또는 CMR-소자에 상응하게 자기 저항 층 시스템을 포함할 수 있다.
- 그 대신에, 상기 스트립 형태의 트랙은 또한 입자형 자기 저항 재료 또는 자기 저항 현탁액으로 이루어지는 적어도 하나의 층도 포함할 수 있다.
- 특히 상기 2개의 세로면 저항 트랙은 측정 구간의 전체 선형 연장 범위에 걸쳐 있다.
- 이 경우 상기 측정 구간의 선형 연장 범위는 바람직하게 0.5 cm 이상일 수 있다.
본 발명은 도면을 인용하는 바람직한 실시예를 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 측정 구간의 평면도이며,
도 2는 도 1에 따른 측정 구간을 갖는 측정 장치를 비스듬하게 도시한 개략도이다.
도면에서 서로 일치하는 부분들은 각각 동일한 도면 부호를 갖는다.
본 발명에 따른 측정 장치를 설계하는 경우에는, 공지된 실시예들로부터 출 발한다. 아래에서는 단지 상기 측정 장치의 본 발명에 따라 형성된 부분들만이 기술될 것이다. 이와 같은 맥락에서 나머지 모든 부분들은 선행 기술에 속한다.
도 1에 따라, 본 발명에 따른 측정 장치의 측정 구간은 자기 저항 재료로 이루어진 스트립 형태의 트랙(3)을 포함한다. 특히 이와 같은 구조는, XMR-박막 소자 또는 CMR-박막 소자로부터 공지된 것과 같은 층 시스템을 사용하여 구현될 수 있다(예를 들어 "XMR-테크놀로지"-테크놀로지 분석: 자성(magnetism); 2권, VDI-테크놀로지 센터 "피지컬 테크놀로지", 뒤셀도르프 (독일), 1997년, 11 내지 46페이지를 참조하시오). 그러나 자기장에 따라 자신의 전도성을 변경하는 다른 재료도 사용될 수 있다. 따라서, 예컨대 입자형 자성 재료가 공지되어 있다(예를 들어 독일 특허 출원서 제 44 25 356 C2호를 참조하시오). 예를 들어 앞에서 언급된 입자형 재료로 이루어지고, 자기적 특성 및 전기적 특성을 가지며, 액상 매체 내부에 분산 방식으로 분배된 매우 작은 크기의 입자를 포함하는, 상응하는 층을 형성하기 위한 현탁액도 또한 가능하다. 상기 트랙(3)의 마주 놓인 2개의 세로면에서는, 통상적인 저항 재료로 이루어진 각각 하나의 스트립 또는 트랙(4a 혹은 4b)이 도전 접속되어 있다. 상기 저항 트랙들은 측정 구간의 마주 놓인 정면 단부에 각각 전기 접속부(A, C 혹은 B, D)를 구비한다.
도 2는 도 1에 도시되어 있고 선형의 연장부 혹은 길이(L)를 갖는 측정 구간(2)을 구비한 측정 장치(5)를 보여준다. 상기 측정 장치(5)는 특히 전도체 자석(6)의 형태를 갖고 자기장을 형성하는 필드 장치를 포함한다. 상기 전도체 자석은 특히 바람직하게는 0.5 cm 이상의 측정 구간(2)의 전체 연장부(L)를 세로 방향 으로, 무접촉 방식으로 통과할 수 있다. 상기 전도체 자석은 자세하게 기술되지 않은 물체와 고정 결합되어 있고, 상기 물체의 위치는 측정 구간과 관련하여 기록되어야 한다. 이 경우 상기 물체의 위치는 기준 위치(x0)를 기준으로 한 편향도에 상응한다. 상기 전도체 자석(6)에 의해서는, 측정 위치(x)에서 상기 스트립 형태 트랙(3)의 자기 저항 재료가 한 영역(3a)에서 포화됨으로써, 상기 지점에서는 저항이 상응하게 줄어든다. 따라서, 상기 영역(3a)을 통해서는 저항 트랙 (4a)와 (4b) 사이에서 감소된 저항과의 결합이 만들어진다.
위치 기록을 위해서는 측정 접속부 (A)와 (B) 또는 (C)와 (D) 사이에서 저항 측정이 실행된다. 상응하는 측정 경로는 도 2에서 도면 부호 (M1) 또는 (M2)로 지시된 파선으로 도시되어 있다. 또한, 접속부 (A)와 (D) 또는 (B)와 (C) 사이의 저항이 제 3 전류 경로로서 측정될 수 있다. 그리고 나서 상응하는 세 가지 측정값들로부터 전도체 자석의 위치(x)가 명확하게 결정될 수 있다. 경우에 따라, 측정 장치가 유리하게 설계된 경우에는, 심지어 2개의 측정 경로(M1 및 M2)로부터 얻어지는 값만으로도 위치를 결정하기에 충분하다.
본 발명에 따른 측정 장치(5)에서는, 전도체 자석(6)에 의해서 선형으로 스캐닝되는 부분이 측정 구간(2)의 선형 연장부(L)로서 간주된다. 다시 말해, 저항 트랙(4a 및 4b) 및/또는 자기 저항 트랙(3)은 상기 연장부(L)와 다른 길이를 가질 수 있다.
Claims (6)
- 물체와 고정 결합되어 있고 자기장을 형성하는 필드 장치(6)를 구비하고, 상기 필드 장치가 물체의 위치 변경에 상응하게 측정 구간(2)을 따라서 기준 위치(x0)로부터 편향(x)되도록 구성된, 위치 변경 가능한 물체의 위치를 무접촉 방식으로 선형으로 기록하기 위한 측정 장치(5)로서,상기 측정 구간(2)이 자기 저항 특성을 갖는 스트립 형태의 트랙(3)에 의해서 형성되고, 상기 트랙의 마주보는 양 세로면은 각각 통상적인 저항 재료로 이루어진 저항 트랙(4a, 4b)과 콘택팅 되며, 상기 측정 구간(2)의 단부에서는 상기 통상적인 저항 재료에 접속부(A 내지 D)가 제공되어 있고, 상기 접속부에서는 필드 장치(6)의 위치(x)와 서로 관련이 있는 측정 신호들이 분기될 수 있는, 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,자기 저항 특성을 갖는 상기 스트립 형태의 트랙(3)이 XMR-소자 또는 CMR-소자에 상응하는 자기 저항 층 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,자기 저항 특성을 갖는 상기 스트립 형태의 트랙(3)이 과립 형태의 자기 저항 재료를 갖는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,자기 저항 특성을 갖는 상기 스트립 형태의 트랙(3)이 상기 특성을 갖는 입자의 현탁액으로부터 형성된 층을 갖는 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 2개의 세로면 저항 트랙(4a, 4b)이 측정 구간(2)의 전체 선형 연장부(L)에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 측정 구간(2)의 선형 연장부(L)가 0.5 cm 이상인 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
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