WO2006123758A1 - 磁気エンコーダ及び被検出部材 - Google Patents

磁気エンコーダ及び被検出部材 Download PDF

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WO2006123758A1
WO2006123758A1 PCT/JP2006/309971 JP2006309971W WO2006123758A1 WO 2006123758 A1 WO2006123758 A1 WO 2006123758A1 JP 2006309971 W JP2006309971 W JP 2006309971W WO 2006123758 A1 WO2006123758 A1 WO 2006123758A1
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Inventor
Masanori Tomioka
Original Assignee
Uchiyama Manufacturing Corp.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks

Definitions

  • the present invention magnetically detects a relative movement state of a linearly reciprocating portion in an automobile power window, a power seat, a brake stepping portion, an office machine, and various industrial machines.
  • the present invention relates to a magnetic encoder and a member to be detected used therein. Background art
  • a part that performs linear reciprocal movement as described above may be equipped with a magnetic encoder for magnetically detecting the relative movement state of the stationary member and the movable member. And in detecting these relative movement states, in addition to detecting the movement speed, movement distance, movement direction, etc., in order to make these detection values more accurate, the origin detection is also performed at the same time. May have been made.
  • the detected member detection scale
  • the S pole and N pole alternately magnetized along the moving direction is fixed to one of the fixed side member and the movable side member.
  • the movement pulse due to the magnetic change of the S pole and the N pole accompanying the linear movement of the member to be detected is made by a magnetic encoder configured to detect by a magnetic sensor fixed to the other member.
  • the origin detection is configured such that one part of the detected member along the moving direction is provided with a part having different magnetic characteristics from the other parts, and a signal generated when the movable member moves is detected as the origin signal. This is done by a magnetic encoder.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose magnetic encoders that have the above-described origin detection function in a mechanism having a linear moving unit.
  • the magnetic encoder of Patent Document 1 has a multipolar magnetized part for movement detection, which repeats alternating N poles and S poles along the moving direction as a detected part on one of two relative moving members.
  • a magnetizing part for detecting the origin is formed in one place along the direction, and a magnetic sensor is provided on the other side so as to oppose these magnetized parts. Examples made of a magnetic film such as sputtering or a magnetic member adhered with an adhesive are disclosed.
  • the magnetic encoder of Patent Document 2 detects the moving state of the spline bearing.
  • a multi-pole magnetized part and an origin detecting magnetized part similar to the above are formed on the spline shaft, and a magnetic sensor corresponding to each magnetized part is provided on the moving member (outer cylinder). It is disclosed that the scale as the detector is composed of a ferromagnetic material (Fe—Cr—Co, etc.).
  • Patent Document 1 JP-A-7-83228
  • Patent Document 2 JP-A-10-61665
  • the detected portion in the magnetic encoder disclosed in Patent Documents 1 and 2 also has a magnetic film and an alloying force such as Fe—Cr—Co.
  • an alloying force such as Fe—Cr—Co.
  • a highly accurate technique for forming the film is used.
  • a complicated process for processing into a desired shape is required.
  • it is necessary to magnetize the detected portion for detecting the origin which complicates the magnetizing process and increases the manufacturing cost.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of exhibiting both functions of movement detection and origin detection even in a narrow space, and is a novel magnetic sensor that does not cause an increase in cost.
  • An object of the present invention is to provide a coder and a member to be detected used therein.
  • a magnetic encoder is a magnetic encoder that detects a relative movement state between a fixed member and a movable member that reciprocates linearly with respect to the fixed member.
  • the movable member and the fixed member include a detected member provided along one of the linear movement directions and a detecting means provided on the other, and the detected member includes: A first region in which a plurality of N poles and S poles are alternately and repeatedly magnetized along the moving direction, and a second region that is parallel to the first region and has a missing portion in a part of the longitudinal direction,
  • the detection means is disposed opposite to the first region, detects a movement pulse signal due to a magnetic change of the N pole and the S pole accompanying the linear movement of the movable member, and the second region.
  • the first detection member is composed of a magnetic sensor, and alternating N poles and S poles of the first region with a linear movement of the movable member.
  • the second sensor is composed of a magnetic sensor and a permanent magnet, and the second sensor member is detected by the magnetic sensor as a movement pulse signal.
  • the change in the magnetic field generated by the permanent magnet based on the missing part and the non-missing part of the region can be detected as an origin signal by the magnetic sensor.
  • the two first magnetic members are arranged such that the phase of the pulse signal is shifted from each other along the moving direction in the first region. It can also be a sensor force.
  • the detected member according to the invention of claim 5 detects a relative movement state between the fixed member and the movable member that linearly reciprocates relative to the fixed member.
  • the second region is arranged so as to face the second detection member for detecting the origin signal constituting the detecting means. It is characterized by being.
  • the member to be detected is a strip-shaped cored bar and a magnetic rubber or a magnetic plastic integrally bonded to the cored bar.
  • a molded member of magnetic rubber or magnetic plastic is also possible to use only a molded member of magnetic rubber or magnetic plastic as a member to be detected.
  • the magnetic change in the first region in which a plurality of N poles and S poles are alternately and repeatedly magnetized along the linear movement direction of the movable side member By detecting the detection means and outputting a movement pulse signal, the movement speed and movement position of the movable side member are detected.
  • a magnetic change in the second region that is parallel to the first region and has a missing portion in a part of the moving direction is detected by the detection means, and is used as an origin pulse signal.
  • the origin speed detection information can make the movement speed and movement position detection information more accurate.
  • the detected member has a plurality of N poles and S poles alternately and repeatedly magnetized along the circumferential direction. 1 region and a second region that is concentric with the first region and has a lacking part in the circumferential direction. Therefore, it is sufficient to magnetize at least only the first region. It is possible to configure a magnetic encoder equipped with an origin detection function that increases the number of man-hours required.
  • the first detection member is constituted by a magnetic sensor for detecting a movement pulse signal
  • the second detection member is constituted by a magnetic sensor and a permanent magnet
  • the magnetic If the sensor detects the change in the magnetic field generated by the permanent magnet based on the missing and non-missing portions of the second region as the origin signal, only one sensor assembly of the magnetic sensor and the permanent magnet is required. They can be assembled even in tight spaces without increasing costs.
  • the two first detection members are arranged so that the phases of the movement pulse signals are shifted from each other along the movement direction in the first region. Assuming that the magnetic sensor force is as follows, the moving direction can also be detected and determined by the time shift of the pulse signal based on this phase difference.
  • the member to be detected includes a strip-shaped cored bar and a molded body of magnetic rubber or magnetic plastic that is integrally bonded to the cored bar.
  • the metal plate and the rubber material or the plastic material can be easily integrated, and the magnetic rubber or the magnetic plastic can be obtained by simply kneading the magnetic powder into the rubber material or the plastic material. Therefore, the member to be detected can be prepared easily and at a low cost, and a complicated shape can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part showing a linear reciprocating structure incorporating a magnetic encoder of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along line YY in FIG.
  • FIG. 5 is a waveform diagram by the detection means in the magnetic encoder, (a) is a waveform diagram by one of the first detection members, (b) is a waveform diagram by the other, and (c) is a second detection member.
  • FIG. 5 is a waveform diagram by the detection means in the magnetic encoder, (a) is a waveform diagram by one of the first detection members, (b) is a waveform diagram by the other, and (c) is a second detection member.
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 4 of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part showing a linear reciprocating structure incorporating a magnetic encoder of the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. Fig. 3 is a longitudinal sectional view taken along the line Y-Y in Fig. 3
  • Fig. 5 is a waveform diagram by the detection means in the magnetic encoder
  • (a) is a waveform diagram by one of the first detection members
  • (b) is a waveform by the other.
  • FIG. 4C is a waveform diagram of the second detection member.
  • FIG. 6 is the same view as FIG. 4 of the second embodiment.
  • Example 1 is a perspective view of a main part showing a linear reciprocating structure incorporating a magnetic encoder of the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. Fig. 3
  • a slide body (movable side member) 2 is slidably assembled along the longitudinal direction of the guide body 1 with respect to a straight guide body (fixed side member) 1.
  • a linear reciprocating structure A is shown.
  • the slide body 2 is engaged with the guide body 1 so as to hold the guide body 1, and guide grooves la and la having a semicircular cross section are formed along the longitudinal direction on both sides of the guide body 1.
  • a plurality of rolling balls 2a ... are held on the inner surface of the slide body 2, and the slide body 2 rolls on the guide body 1 such that the rolling balls 2a ... roll in the guide grooves la, la.
  • the guide body 1 is fixed to the machine body of the apparatus, and the slide body 2 is fixed to a movable part that makes a desired linear reciprocating movement in the apparatus.
  • the linear reciprocating structure A is not limited to the illustrated example.
  • the guide body 1 may have a circular columnar shape or other shapes, and the spline bearing is similar to a ball screw or the like. It may be of a simple structure.
  • the guide body 1 may be a movable side member and the slide body 2 may be a fixed side member!
  • a detected member 5 comprising a strip-shaped core metal 3 and a magnetic rubber sheet (molded body) 4 integrally bonded to the upper surface of the core metal 3 is provided in the longitudinal direction. Along the way, it is fixed semi-buried.
  • the magnetic rubber sheet 4 is formed by kneading a magnetic powder such as ferrite in a rubber material, and includes a first region 5a and a second region 5b that are parallel to the longitudinal direction of the guide body 1.
  • the slide body 2 incorporates a first detection member 7 and a second detection member 8 that constitute a detection means 6 described later, and the detection surfaces of the first detection member 7 and the second detection member 8 are arranged in the both regions 5a. , 5b are arranged to face each other!
  • the first region 5a is a magnetized region, and a large number of N poles and S poles are magnetized alternately at equal intervals along the entire longitudinal direction.
  • the second region 5b is a non-magnetized region, and a recess (absent portion) 5c is formed at one place in the longitudinal direction on the surface of the magnetic rubber sheet 4.
  • the core metal 3 is formed by stripping a cold rolled steel plate such as SPCC into a strip shape as shown in the figure.
  • the magnetic rubber sheet 4 is prepared by previously kneading a magnetic powder such as ferrite or rare earth with any rubber material selected from NBR, H-NBR, ACM, AEM, FKM, etc.
  • the recess 5c is formed at the same time as the molding of the rubber material, and has a shape in which the rubber material itself is recessed as can be seen from the enlarged portion of FIG.
  • the magnetic rubber sheet 4 as shown in the figure, it is possible to adopt not only one molded integrally with the core metal 3 but also one molded alone.
  • the first detection member 7 is composed of two magnetic sensors 7a and 7b. Both magnetic sensors 7a and 7b are N and S poles with respect to the N pole and S pole magnetization pattern surfaces in the first region 5a. When each is set to 1 cycle, they are placed facing each other with a phase shift equivalent to 90 degrees.
  • the second detection member 8 is a combination of a magnetic sensor 8a disposed so as to face the second region 5b and a permanent magnet 8b integrated behind the second sensor 5b.
  • the arrangement direction of the S poles is a direction perpendicular to the detection surface of the second region 5b.
  • the above-described phase shift is not limited to 90 degrees, and the two magnetic sensors 7a and 7b can be arranged with other phase differences capable of detecting the moving direction.
  • the magnetic sensors 7a and 7b constituting the first detection member 7 a Hall sensor that outputs the Hall effect (resistance change due to magnetism) or an MR element (semiconductor) feels the N pole and the S pole. Then, an MR sensor using the output of a square wave is adopted.
  • the magnetic sensor 8a constituting the second detection member 8 is a phenomenon in which the output value changes due to the change of the magnetic field generated by the permanent magnet 8b due to the unevenness of the detected part (detected member 5) by attaching a lead wire to the iron core Is used.
  • this sensor assembly is attached to the first detection member 7. It is also possible to apply. Furthermore, it is possible to form the second detection member 8 by combining the Hall sensor and the permanent magnet.
  • the two magnetic sensors 7a and 7b constituting the first detection member 7 are: A regular magnetic change due to the N and S poles in the first region 5a is detected, and a moving pulse signal as shown in the waveform diagrams of Fig. 5 (a) and (b) is output. Therefore, the moving speed and the moving distance can be calculated by measuring the number of pulses per unit time.
  • the magnetic sensors 7a and 7b are arranged with a phase difference of 90 degrees from each other as described above. Therefore, the output pulse shifts 90 degrees when the slide body 2 moves in one direction, and 270 degrees when the slide body 2 moves in the opposite direction. Therefore, the direction of movement can also be determined by detecting the deviation angle of the output pulses of both magnetic sensors 7a and 7b.
  • the second detection member 8 is a combination of the magnetic sensor 8a and the permanent magnet 8b as described above, the magnetic field generated by the permanent magnet 8b is influenced by the second region 5b adjacent thereto. Receive.
  • the magnetic rubber sheet 4 in the second region 5b and the core metal 3 behind it are magnetic bodies, and a recess (absent part) 5c is formed at one location in the longitudinal direction. Accordingly, the magnetic field greatly changes in the recess (absent part) 5c and the other part (non-absent part) in the second region 5b facing the magnetic sensor 8a.
  • the magnetic sensor 8a detects this magnetic change and outputs an origin pulse signal as shown in the waveform diagram of FIG. 5 (c).
  • this origin pulse signal is expressed once for each movement of the slide body 2, the force that can calculate the number of reciprocating movements of the slide body 2 by counting the number of times the slide body 2 is expressed.
  • the origin pulse signal By counting the output pulse signals from the magnetic sensors 7a and 7b using the origin pulse signal as a base point, it is possible to calculate the moving speed and the moving distance with higher accuracy.
  • the member to be detected 5 is composed of a single piece of the core metal 3 and the magnetic rubber sheet 4, it is possible to efficiently produce the concave member 5c by processing such as vulcanization molding. Therefore, a magnetic encoder with an origin detection function can be easily configured, which greatly contributes to low manufacturing costs.
  • the recess 5c can be formed by laser processing or the like after vulcanization molding. According to such laser processing or the like, the recess 5c having a desired shape can be arbitrarily formed at a desired location, and the force can be increased. In addition, a mold having a complicated shape is not required.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the magnetic encoder and the member to be detected according to the present invention, which is different from the first embodiment in how the missing portion is formed. That is, in this embodiment, both the core metal 3 and the magnetic rubber sheet 4 are cut out at one location in the longitudinal direction of the second region 5b.
  • the notch 5d is regarded as the missing part.
  • the second region 5b is configured in this way, the magnetic change due to the magnetic field is large between the notched portion 5d and the other portion (non-notched portion). Changes are detected more accurately, and the output accuracy of the origin pulse signal is improved. Since other configurations and effects are the same as described above, common portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
  • the first region 5a and the second region 5b are formed in the magnetic rubber sheet 4.
  • the magnetic plastic sheet or the magnetic sintered material is used instead of the magnetic rubber sheet 4. It may be the body.
  • the second region 5b is a non-magnetized region, but the surface of the second region 5b is magnetized to a single S pole or N pole on the entire surface except the concave portion (missing portion) 5c (the reverse side is the opposite pole)
  • the second detection member 8 can be configured by the same magnetic sensor as the first detection member 7.
  • the magnetic change between the concave portion (missing portion) 5c and the ridge portion (non-missing portion) that is not the concave portion can be detected by the magnetic sensor, and the magnetization of the second region 5b is less complicated as much as the left.
  • the second detection member 8 can be made small, and the magnetic encoder can be assembled in a limited space without any trouble.
  • the force described in the example in which the detected member 5 is provided on the guide body 1 and the detecting means 6 is provided on the slide body 2 can be reversed.
  • the detected member 5 and the detecting means 6 are The guide body 1 and the slide body 2 may not be provided directly, but may be provided on a member interlocking with them.

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Abstract

可動側部材２及び固定側部材１のいずれか一方に直線移動方向に沿って設けられた被検出部材５と、他方に設けられた検出手段６とよりなり、上記被検出部材５が、複数のＮ極及びＳ極が上記移動方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域５ａと、該第１領域５ａと平行で長手方向の一部に欠如部分５ｃを有する第２領域５ｂとを備え、前記検出手段６が、上記第１領域５ａに対向配置され、前記可動側部材２の直線移動に伴うＮ極及びＳ極の磁気変化による移動パルス信号を検出する第１検出部材７と、上記第２領域５ｂに対向配置され、該直線移動に伴う上記欠如部分５ｃ及び非欠如部分の磁気変化による原点信号を検出する第２検出部材８とよりなることを特徴とする。

Description

明 細 書
磁気ェンコーダ及び被検出部材
技術分野
[0001] 本発明は、自動車のパワーウィンドウ、パワーシート、ブレーキ踏込み部分、事務機 器、更には各種産業機械等において、直線的往復移動をする部分の相対的移動状 態を磁気的に検出する磁気エンコーダ及びこれに用いられる被検出部材に関する。 背景技術
[0002] 上記のような直線的往復移動をする部分には、固定側部材及び可動側部材の相 対的移動状態を磁気的に検出する為の磁気エンコーダが装備されることがある。そ して、これらの相対的移動状態の検出としては、移動速度、移動距離、移動方向等 の検出に加え、これらの検出値をより確度の高いものとする為、同時に原点検出も行 われるようになされている場合がある。移動速度、移動距離、移動方向等の検出は、 移動方向に沿って S極、 N極を交互に着磁形成した被検出部材 (検出スケール)を固 定側部材及び可動側部材の一方に固着し、被検出部材の直線移動に伴う S極、 N 極の磁気変化による移動パルスを、他方の部材に固定された磁気センサによって検 出するよう構成された磁気エンコーダによってなされる。また、原点検出は、移動方向 に沿った被検出部材の 1箇所に、他の部位とは磁気特性が異なる部位を設け、可動 側部材の移動時に発せられる信号を原点信号として検出するよう構成された磁気ェ ンコーダによってなされる。
[0003] 特許文献 1及び特許文献 2には、直線移動部を有する機構において上記のような 原点検出機能をも備えた磁気エンコーダが開示されている。特許文献 1の磁気ェン コーダは、 2つの相対移動部材の一方に、被検知部として、移動方向に沿って N極、 S極が交互に繰り返す移動検出用の多極着磁部と、移動方向に沿った 1箇所に原点 検出用の着磁部とを形成し、他方にこれら着磁部に対向するよう磁気センサを設け たものであり、被検知部として、磁性剤の塗布、めっき若しくはスパッタリング、更には 磁性部材を接着剤により貼着したもの、等の磁性皮膜からなる例が開示されている。 また、特許文献 2の磁気エンコーダは、スプライン軸受の移動状態を検出するもので あり、スプライン軸に上記と同様の多極着磁部及び原点検出用の着磁部を形成し、 移動側部材 (外筒）に各着磁部に対応する磁気センサが設けられており、被検知部と してのスケールは、強磁性体 (Fe— Cr— Coなど)カゝら構成されることが開示されて!ヽ る。
特許文献 1 :特開平 7— 83228号公報
特許文献 2 :特開平 10— 61665号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記特許文献 1、 2に開示された磁気エンコーダにおける被検出部は、磁性皮膜や Fe— Cr— Coなどの合金力もなるが、前者の場合は皮膜形成の為の高精度な技術 を必要とし、また、後者の場合は剛体であるから、所望形状に加工するための煩雑な 工程を必要とする。また、両者とも、原点検出用の被検出部も着磁する必要がある為 、着磁工程が煩雑となり、製造コストの高騰を来たすことにもなる。
[0005] 本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、狭いスペース内でも、移動検出及 び原点検出の両機能を発現し得ると共に、コストの高騰を来たさない新規な磁気ェン コーダ及びこれに用いる被検出部材を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0006] 請求項 1の発明に係る磁気エンコーダは、固定側部材と、該固定側部材に対して 直線往復移動をする可動側部材との 2部材間における相対移動状態を検出する磁 気エンコーダであって、上記可動側部材及び固定側部材の 、ずれか一方に上記直 線移動方向に沿って設けられた被検出部材と、他方に設けられた検出手段とよりなり 、上記被検出部材が、複数の N極及び S極が上記移動方向に沿って交互に繰り返し 着磁された第 1領域と、該第 1領域と平行で長手方向の一部に欠如部分を有する第 2領域とを備え、前記検出手段が、上記第 1領域に対向配置され、前記可動側部材 の直線移動に伴う N極及び S極の磁気変化による移動パルス信号を検出する第 1検 出部材と、上記第 2領域に対向配置され、該直線移動に伴う上記欠如部分及び非欠 如部分の磁気変化による原点信号を検出する第 2検出部材とよりなることを特徴とす る。 [0007] 本発明においては、請求項 2の発明のように、前記第 1検出部材が、磁気センサか らなり、可動側部材の直線移動に伴う前記第 1領域の N極及び S極の交互の磁気変 化を、当該磁気センサをして移動パルス信号として検出するものであり、一方、前記 第 2検出部材が、磁気センサと永久磁石とよりなり、可動部材の直線運動に伴う前記 第 2領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく上記永久磁石が発する磁界の変化を 、当該磁気センサをして原点信号として、検出するものであることとすることができる。 また、請求項 3の発明のように、前記第 1検出部材が、第 1領域における前記移動方 向に沿って、前記パルス信号の位相が互いにずれた位置になるよう配置された 2個 の磁気センサ力もなるものとすることもできる。
[0008] 更に、請求項 5の発明に係る被検出部材は、固定側部材と、該固定側部材に対し て直線往復移動をする可動側部材との 2部材間における相対的移動状態を検出す る磁気エンコーダを構成すべく上記 2部材の内の一方に固着される被検出部材であ つて、複数の N極及び S極が移動方向に沿って交互に繰り返し着磁された第 1領域と 、該第 1領域と平行で移動方向の一部に欠如部分を有する第 2領域とを備え、上記 一方の部材に固着された状態では、該第 1領域が、他方の部材に固定された前記検 出手段を構成するパルス信号検出用の第 1検出部材に対向するよう配置され、上記 第 2領域が、前記検出手段を構成する原点信号検出用の第 2検出部材に対向する よう配置されるものであることを特徴とする。
[0009] そして、上記発明においては、請求項 4或いは請求項 6の発明のように、前記被検 出部材が、帯状芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴムまたは磁性プラスチック の成型体とよりなるものとすることが望ましいが、磁性ゴムまたは磁性プラスチックの成 型体のみで被検出部材とすることも可能である。
発明の効果
[0010] 請求項 1の発明に係る磁気エンコーダによれば、複数の N極及び S極が可動側部 材の直線的移動方向に沿って交互に繰り返し着磁された第 1領域の磁気変化が検 出手段により検出され、移動パルス信号が出力されることにより、可動側部材の移動 速度及び移動位置が検出される。また、第 1領域と平行で移動方向の一部に欠如部 分を有する第 2領域の磁気変化が検出手段により検出され、原点パルス信号として 出力される結果、この原点検出情報により移動速度及び移動位置検出情報をより確 度の高いものとすることができる。そして、請求項 1或いは請求項 5の発明に係る磁気 エンコーダ或いは被検出部材によれば、上記被検出部材が、複数の N極及び S極が 周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第 1領域と、該第 1領域と同心的で周方 向の一部に欠如部分を有する第 2領域とを備えたものであるから、少なくとも第 1領域 のみを着磁すればよぐ着磁に要する工数を増やすことなぐ原点検出機能を備えた 磁気エンコーダを構成することができる。
[0011] また、請求項 2の発明のように、第 1検出部材を、移動パルス信号を検出する磁気 センサで構成し、第 2検出部材を、磁気センサと永久磁石とより構成し、当該磁気セ ンサが第 2領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく上記永久磁石が発する磁界の 変化を原点信号として検出するものとすれば、磁気センサと永久磁石とのセンサ組立 体が 1個で済み、コストの高騰を来たすことなぐまた狭いスペース内でもこれらを組 み付けることができる。更に、請求項 3の発明のように、前記第 1検出部材が、第 1領 域における前記移動方向に沿って、前記移動パルス信号の位相が互いにずれた位 置になるよう配置された 2個の磁気センサ力 なるものとすれば、この位相差に基づく パルス信号の時間的ずれによってその移動方向をも検出判定することができる。
[0012] カロえて、前記被検出部材を、請求項 4或いは請求項 6の発明のように、帯状芯金と 、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴムまたは磁性プラスチックの成型体とよりなるもの とすれば、金属板とゴム材或いはプラスチック材との一体ィ匕が容易である上に、磁性 ゴム或 、は磁性プラスチックはゴム材或いはプラスチック材に磁性粉末を混練するだ けで得られるから、被検出部材を簡易且つ低コストで調製することができ、また複雑 な形状にすることも可能である。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の磁気エンコーダが組み込まれた直線往復移動構造体を示す要部の 斜視図である。
[図 2]図 1における X—X線縦断面図である。
[図 3]図 1の平面図である。
[図 4]図 3における Y—Y線縦断面図である。 [図 5]同磁気エンコーダにおける検出手段による波形図であり、 (a)は同第 1検出部 材の一方による波形図、（b)は同他方による波形図、（c)は第 2検出部材による波形 図である。
[図 6]第 2実施例の図 4と同様図である。
符号の説明
1 ガイド体（固定側部材）
2 スライド体 (可動側部材)
3 帯状芯金
4 磁性ゴムシート (成型体)
5 被検出部材
5a 第 1領域
5b 第 2領域
5c 凹部 (欠如部分）
5d 切欠部分 (欠如部分）
6 検出手段
7 第 1検出部材
7a 磁気センサ
7b 磁気センサ
8 第 2検出部材
8a 磁気センサ
8b 永久磁石
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図 1は本 発明の磁気エンコーダが組み込まれた直線往復移動構造体を示す要部の斜視図、 図 2は図 1における X— X線縦断面図、図 3は図 1の平面図、図 4は図 3における Y— Y線縦断面図、図 5は同磁気エンコーダにおける検出手段による波形図であり、 (a) は同第 1検出部材の一方による波形図、（b)は同他方による波形図、（c)は第 2検出 部材による波形図である。図 6は第 2実施例の図 4と同様図である。 実施例 1
[0016] 図 1乃至図 4は、直状のガイド体（固定側部材） 1に対して、スライド体 (可動側部材） 2がガイド体 1の長手方向に沿ってスライド可能に組付けられた直線往復移動構造体 Aを示す。スライド体 2はガイド体 1に対し、ガイド体 1を包持するように係合し、ガイド 体 1の両側部にはその長手方向に沿って断面半円形のガイド溝 la、 laが形成され ている。スライド体 2の内面には、複数の転動ボール 2a…が保持されており、該転動 ボール 2a…がガイド溝 la、 la内を転動するようにして、スライド体 2がガイド体 1に対 して円滑に往復移動し得るよう構成されている。このような直線往復移動構造体 Aが 適用される装置においては、ガイド体 1が装置の機体に固設され、スライド体 2が装置 において所望の直線往復移動をする可動部分に固定される。
[0017] 上記直線往復移動構造体 Aは、図例のものに限定されず、例えば、ガイド体 1が円 柱状その他の形状のものであってもよぐまた、スプライン軸受ゃボールねじ等と同様 な構造のものであっても良い。更に、ガイド体 1が可動側部材、スライド体 2が固定側 部材であっても良 、ことも言うまでもな!/、。
[0018] ガイド体 1の上面には、帯状芯金 3と、該芯金 3の上面に貼着一体とされた磁性ゴム シート (成型体) 4とよりなる被検出部材 5が、長手方向に沿って半埋設状態で固着さ れている。磁性ゴムシート 4は、ゴム材にフェライト等の磁性粉末を混練してなるもの で、ガイド体 1の長手方向に沿って平行な第 1領域 5aと、第 2領域 5bとを備えている。 スライド体 2には、後記する検出手段 6を構成する第 1検出部材 7及び第 2検出部材 8 が内蔵され、これら第 1検出部材 7及び第 2検出部材 8の検出面が、上記両領域 5a、 5b上に夫々対面するよう配置されて!、る。
[0019] 上記第 1領域 5aは、着磁領域とされ、その長手方向全体に亘つて多数の N極、 S極 が交互且つ等間隔で着磁形成されている。一方、第 2領域 5bは、非着磁領域とされ 、その磁性ゴムシート 4の表面における長手方向 1箇所に凹部 (欠如部分) 5cが形成 されている。上記芯金 3は、 SPCC等の冷間圧延鋼板を板金カ卩ェして、図例のような 帯状に形成したものである。また、磁性ゴムシート 4は、 NBR、 H— NBR、 ACM、 A EM、 FKM等カゝら選ばれたいずれかのゴム材にフェライト系、希土類系等の磁性粉 末を事前に混練し、上記芯金 3に接着剤を介し或いは加硫成型により貼着一体とさ れる。上記凹部 5cは、ゴム材の成型時に同時に形成され、図 4の拡大部分でも理解 される通り、ゴム材自体が凹まされたような形状とされる。磁性ゴムシート 4は、図例の ように芯金 3と貼着一体に成型されたものの他、単独で成型されたものも採用可能で ある。
[0020] 次に、第 1領域 5a及び第 2領域 5bと第 1検出部材 7及び第 2検出部材 8との配置関 係について説明する。第 1検出部材 7は、 2個の磁気センサ 7a、 7bからなり、両磁気 センサ 7a、 7bは、上記第 1領域 5aにおける N極、 S極の着磁パターン面に対し、 N極 及び S極を 1サイクルとした場合に 90度に相当する位相分ずれた状態で対向配置さ れている。また、第 2検出部材 8は、第 2領域 5bに対向するよう配置された磁気センサ 8aと、その背後に一体とされた永久磁石 8bとが組合わさってなり、この永久磁石 8b の N極、 S極の配列方向は第 2領域 5bの被検出面に垂直な方向とされる。尚、上記 位相のずれは 90度に限らず、移動方向の検出が可能な他の位相差で以つて両磁 気センサ 7a、 7bを配置し得ることは言うまでもな 、。
[0021] 上記第 1検出部材 7を構成する磁気センサ 7a、 7bとしては、ホール効果 (磁気によ る抵抗変化）により出力するホールセンサや、 MR素子（半導体）が N極、 S極を感じ ると方形波を出力することを利用した MRセンサが採用される。また、第 2検出部材 8 を構成する磁気センサ 8aは、鉄心に導線を卷きつけて、永久磁石 8bが発する磁界 の被検出部 (被検出部材 5)の凹凸による変化で出力値が変化する現象を利用した ものである。この凹凸による変化に代え、被検出部の N極、 S極による変化で出力値 が変化する現象を利用するものとすることができ、この場合は、このセンサ組立体を 第 1検出部材 7に適用させることも可能である。更に、上記ホールセンサと永久磁石と を組合わせて、第 2検出部材 8とすることも可能である。
[0022] 上記のように構成された磁気エンコーダにおいて、スライド体 2がガイド体 1の長手 方向に沿ってスライド移動すると、第 1検出部材 7を構成する 2個の磁気センサ 7a、 7 bは、第 1領域 5aにおける N極、 S極による規則的な磁気変化を検出し、図 5 (a) (b) の波形図に示すような移動パルス信号を出力する。従って、このいずれかの単位時 間当たりのパルス数を計測することにより、移動速度及び移動距離を算出することが できる。また、磁気センサ 7a、 7bは、上記のように互いに 90度の位相差を以つて配 置されているから、その出力パルスは、スライド体 2が 1方向に移動すると 90度のずれ を生じ、反方向に移動すると 270度のずれを生じることになる。従って、両磁気センサ 7a、 7bの出力パルスのずれ角度を検出することにより移動方向の判定も行うことがで きる。
[0023] 第 2検出部材 8は、上記のように磁気センサ 8aと永久磁石 8bとが組合わさったもの であるので、永久磁石 8bが発する磁界は、これに近接する第 2領域 5bの影響を受け る。第 2領域 5bの磁性ゴムシート 4及びその背後の芯金 3は磁性体であり、しかも、そ の長手方向 1箇所に凹部 (欠如部分) 5cが形成されて 、るから、スライド体 2の移動 に伴い、磁気センサ 8aが対向する第 2領域 5bにおける凹部 (欠如部分) 5c及びそれ 以外の部分 (非欠如部分）において上記磁界が大きく変化する。磁気センサ 8aはこ の磁気変化を検出して、図 5 (c)の波形図に示すような原点パルス信号を出力する。 この原点パルス信号は、スライド体 2の 1方向の移動毎に 1回発現されるから、これ自 体の発現回数を計数することにより、スライド体 2の往復移動回数の算出も可能であ る力 この原点パルス信号を基点として、上記磁気センサ 7a、 7bによる出力パルス信 号を計数することにより、より確度の高い移動速度、更には移動距離の算出を行うこと ができる。
[0024] 上記のような 2種の領域 5a、 5b及び検出手段 6の組合せにより、一方の領域 5aの みに N極、 S極の着磁をすればよぐ着磁に要する手間が少なぐまた大掛かりな着 磁装置を不要とする。し力も、被検出部材 5が、芯金 3と磁性ゴムシート 4との貼着一 体物で構成されるから、加硫成型等により凹部 5cの加工も含めて効率的にこれを製 することができ、原点検出機能を備えた磁気エンコーダが簡易に構成され、製造コス トの低廉ィ匕に大きく寄与する。また、凹部 5cの形成は、加硫成型後にレーザー加工 等により行うこともでき、このようなレーザー加工等によれば、所望箇所に所望形状の 凹部 5cを任意に形成することができ、し力も、複雑な形状の金型も不要とされる。 実施例 2
[0025] 図 6は、本発明の磁気エンコーダ及び被検出部材の第 2実施例を示すものであり、 上記第 1実施例とは、欠如部分の形成態様が異なる。即ち、本実施例では、第 2領 域 5bの長手方向 1箇所において、芯金 3及び磁性ゴムシート 4が共に切欠かれ、この 切欠部分 5dが欠如部分とされている。第 2領域 5bをこのように構成すると、切欠部分 5dとそれ以外の部分 (非切欠部分)とでは、上記磁界による磁気変化が大きぐ従つ て、スライド体 2の往復直線移動に伴うこの磁気変化の検出がより的確になされ、原 点パルス信号の出力精度が向上する。その他の構成 ·効果は上記と同様であるので 、共通部分に同一の符号を付し、ここではその説明を割愛する。
尚、上記実施例では、第 1領域 5a及び第 2領域 5bが、磁性ゴムシート 4に形成され て 、る例にっ 、て述べたが、磁性ゴムシート 4に代え磁性プラスチックシート或いは 磁性焼結体であっても良い。また、第 2領域 5bを非着磁領域としたが、第 2領域 5bの 表面を凹部 (欠如部分） 5cを除く全面に S極又は N極の単極に着磁 (裏面はその反 対極)し、第 2検出部材 8を第 1検出部材 7と同様の磁気センサで構成することも可能 である。このようにすれば、凹部 (欠如部分） 5cと凹部でな ヽ部分 (非欠如部分）との 磁気変化を磁気センサで検出することができ、第 2領域 5bの着磁も左程煩雑でなぐ また、第 2検出部材 8を小さくすることができ、限られたスペースでの磁気エンコーダ の組立ても支障なく行うことができる。更に、ガイド体 1に被検出部材 5を、スライド体 2 に検出手段 6を設けた例について述べた力 これらを逆にすることも可能であり、加え て、被検出部材 5及び検出手段 6をガイド体 1及びスライド体 2に直接設けず、これら に連動する部材に設けることも可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 固定側部材と、該固定側部材に対して直線往復移動をする可動側部材との 2部材 間における相対的移動状態を検出する磁気エンコーダであって、
上記可動側部材及び固定側部材の!、ずれか一方に上記直線移動方向に沿って 設けられた被検出部材と、他方に設けられた検出手段とよりなり、
上記被検出部材が、複数の N極及び S極が上記移動方向に沿って交互に繰り返し 着磁された第 1領域と、該第 1領域と平行で長手方向の一部に欠如部分を有する第 2領域とを備え、前記検出手段が、上記第 1領域に対向配置され、前記可動側部材 の直線移動に伴う N極及び S極の磁気変化による移動パルス信号を検出する第 1検 出部材と、上記第 2領域に対向配置され、該直線移動に伴う上記欠如部分及び非欠 如部分の磁気変化による原点信号を検出する第 2検出部材とよりなることを特徴とす る磁気エンコーダ。
[2] 請求項 1に記載の磁気エンコーダにおいて、
前記第 1検出部材が、磁気センサ力 なり、可動側部材の直線移動に伴う前記第 1 領域の N極及び S極の交互の磁気変化を、当該磁気センサをして移動パルス信号と して検出するものであり、一方、前記第 2検出部材が、磁気センサと永久磁石とよりな り、可動部材の直線運動に伴う前記第 2領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく 上記永久磁石が発する磁界の変化を、当該磁気センサをして原点信号として、検出 するものであることを特徴とする磁気エンコーダ。
[3] 請求項 1又は 2に記載の磁気エンコーダにおいて、
前記第 1検出部材が、第 1領域における前記移動方向に沿って、前記パルス信号 の位相が互いにずれた位置になるよう配置された 2個の磁気センサ力 なることを特 徴とする磁気エンコーダ。
[4] 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の磁気エンコーダにおいて、
前記被検出部材が、帯状芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴムまたは磁性 プラスチックの成型体とよりなることを特徴とする磁気エンコーダ。
[5] 固定側部材と、該固定側部材に対して直線往復移動をする可動側部材との 2部材 間における相対的移動状態を検出する磁気エンコーダを構成すべく上記 2部材の内 の一方に固着される被検出部材であって、
複数の N極及び S極が移動方向に沿って交互に繰り返し着磁された第 1領域と、該 第 1領域と平行で移動方向の一部に欠如部分を有する第 2領域とを備え、上記一方 の部材に固着された状態では、該第 1領域が、他方の部材に固定された前記検出手 段を構成するパルス信号検出用の第 1検出部材に対向するよう配置され、上記第 2 領域が、前記検出手段を構成する原点信号検出用の第 2検出部材に対向するよう 配置されるものであることを特徴とする被検出部材。
請求項 5に記載の被検出部材において、
帯状芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴムまたは磁性プラスチックの成型体 とよりなることを特徴とする被検出部材。
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