JPH04351914A - リニア磁気エンコーダ - Google Patents
リニア磁気エンコーダInfo
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- JPH04351914A JPH04351914A JP12723391A JP12723391A JPH04351914A JP H04351914 A JPH04351914 A JP H04351914A JP 12723391 A JP12723391 A JP 12723391A JP 12723391 A JP12723391 A JP 12723391A JP H04351914 A JPH04351914 A JP H04351914A
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- linear
- magnetic
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- scale
- encoder
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- Pending
Links
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- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 4
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直線運動をするリニア
モータの可動子位置決めに用いられるリニア磁気エンコ
ーダに関するものである。
モータの可動子位置決めに用いられるリニア磁気エンコ
ーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガイドレールに沿って直線運動をする可
動子上にコイルを設け、一方レールに沿って永久磁石を
配置することにより、両者間の磁気的相互作用を利用し
てリニアモータが構成される。この時可動子の位置決め
や、固定子となる磁石の位置検出に光式のエンコーダが
用いられていた（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４１５１４
４７）。
動子上にコイルを設け、一方レールに沿って永久磁石を
配置することにより、両者間の磁気的相互作用を利用し
てリニアモータが構成される。この時可動子の位置決め
や、固定子となる磁石の位置検出に光式のエンコーダが
用いられていた（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４１５１４
４７）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の光式のエンコー
ダは、粉塵の多い環境や、油蒸気、水分の多い環境で使
用すると、エンコーダの発光部がこれらで覆われたり、
また光を透過または反射するリニアスケール表面が曇る
ため、エンコーダからの位置検出信号が出力されない欠
点があった。本発明の目的は、この様な粉塵、油分、水
分の多い環境においても安定した位置検出信号出力を得
るリニアエンコーダを提供することにある。
ダは、粉塵の多い環境や、油蒸気、水分の多い環境で使
用すると、エンコーダの発光部がこれらで覆われたり、
また光を透過または反射するリニアスケール表面が曇る
ため、エンコーダからの位置検出信号が出力されない欠
点があった。本発明の目的は、この様な粉塵、油分、水
分の多い環境においても安定した位置検出信号出力を得
るリニアエンコーダを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、リニアエンコ
ーダを構成する部品であるリニアスケールをスケール基
体と磁性膜により形成し、検出ヘッドをホール素子や磁
気抵抗素子からなる磁気センサで形成したことを特徴と
するリニア磁気エンコーダである。リニアスケールは金
属またはプラスチック製のスケール基体上に、バリウム
フェライト磁粉をエポキシ系樹脂内に分散させて形成さ
れた薄膜を形成することにより構成される。この薄膜に
外部から磁界を加えることにより、着磁を行い長手方向
に所定のピッチを有する磁極を形成する。この時、この
磁性薄膜の保磁力を４００Ｏｅから４０００Ｏｅの間に
定めることにより安定した着磁パターンができる。着磁
された薄膜の表面からは、浮遊磁界が発生し、これを薄
膜に対向させて設置した磁気センサで検出することによ
り、可動子位置検出信号を得る。この時検出ヘッドであ
る磁気センサは可動子か固定子の一方に固定され、薄膜
を備えたリニアスケールは他方に固定される。
ーダを構成する部品であるリニアスケールをスケール基
体と磁性膜により形成し、検出ヘッドをホール素子や磁
気抵抗素子からなる磁気センサで形成したことを特徴と
するリニア磁気エンコーダである。リニアスケールは金
属またはプラスチック製のスケール基体上に、バリウム
フェライト磁粉をエポキシ系樹脂内に分散させて形成さ
れた薄膜を形成することにより構成される。この薄膜に
外部から磁界を加えることにより、着磁を行い長手方向
に所定のピッチを有する磁極を形成する。この時、この
磁性薄膜の保磁力を４００Ｏｅから４０００Ｏｅの間に
定めることにより安定した着磁パターンができる。着磁
された薄膜の表面からは、浮遊磁界が発生し、これを薄
膜に対向させて設置した磁気センサで検出することによ
り、可動子位置検出信号を得る。この時検出ヘッドであ
る磁気センサは可動子か固定子の一方に固定され、薄膜
を備えたリニアスケールは他方に固定される。
【０００５】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。リニア磁気
エンコーダは、リニアスケール６と検出ヘッド２０から
構成されている。検出ヘッド２０はホール素子や磁気抵
抗素子などの磁気センサ１と必要な信号取り出し用端子
７からなり、必要に応じて７の部分にデジタル信号を得
るための信号処理回路を設ける場合もある。リニアスケ
ール６は金属やプラスチックまたはセラミックスからな
るスケール基体２の上に、エポキシ系樹脂とバリウムフ
ェライトを混合した後、これを用いて膜厚を１μｍから
５００μｍの範囲で形成した薄膜３を堆積することによ
り構成される。この薄膜にはリニア磁気エンコーダとし
て必要な出力信号の種類に応じて着磁が行われ、着磁ト
ラック４，５が形成される。トラック４はインクリメン
タルトラックでＮ極とＳ極が交互に５μｍから５ｍｍの
間の所定のピッチで着磁されている。トラック５はイン
デックストラックで、原点や信号検出開始点とする目的
で、ひとつのトラックに１個または複数個のＮ−Ｓ極対
が、あらかじめ指定された位置に設けられている。なお
必要に応じて、これらと平行に、第３のトラックである
アブソリュートトラックを設けることもある。インクリ
メンタルまたはインデックスの着磁ピッチは、リニア磁
気エンコーダの出力信号の位置決め分解能に対応して決
められる。バリウムフェライト磁性粉を含む薄膜３の保
磁力は４００Ｏｅから４０００Ｏｅの範囲内の或る所定
の値に制限される。これは、薄膜の保磁力が４００Ｏｅ
以下の場合には、着磁後のトラックでは外部からのノイ
ズ磁界により記録された着磁は容易に破壊されてしまい
、一方４０００Ｏｅを越える保磁力の場合には所定のピ
ッチで着磁することが不可能なためである。この関係を
図４に示す。 図２は図１を側方から示している。リニアスケール６は
磁気センサ１とは接触せず、常に一定の距離を保ちなが
ら検出ヘッドとは相対的に移動する様に設置される。こ
の方式によりヘッドとスケール間には機械的摩耗部分が
無いため長寿命となる。また、リニア磁気エンコーダで
は、磁界は油分、水分の多い雰囲気からの影響を受ける
ことないために信頼性の高い安定した信号出力が得られ
る。図２では、バリウムフェライトの配向については詳
細に示してはいない。しかし、バリウムフェライト磁性
粉は六角板状で、その面に垂直な方向が磁化容易軸であ
るため、この磁化容易軸をスケール基体の薄膜のある面
に垂直な方向と一致させることにより、磁界をスケール
表面からより遠くにまで飛ばせることができるため、こ
の様な配向が無い場合の薄膜に比べて空隙２１を増大さ
せることができる。図２ではリニアスケール６と磁気セ
ンサ１の信号取り出し用半田端子部８の接触を避けるた
めに、スケールの幅がセンサ素子１の長さよりも短くな
っているが、この逃げのためにはスケールのうち半田端
子部８と対向する部分に段差を設けることも可能である
。 図３は磁気センサ１の背後にアナログ出力をデジタル信
号へ変換するための信号処理回路を設けた実施例である
。信号処理回路収納部９の内部に回路基板１０を設け、
デジタル信号に変換した後の最終出力を接続用コネクタ
１２を介して外部へ取り出す構造となっている。図５は
リニアモータにリニア磁気エンコーダを取り付けた場合
の一実施例である。リニアガイド１７上にある可動子１
３には可動コイル１４が設けられており、一体となって
往復走行する。この時可動子１３の側面に磁気センサ１
が取り付けられており、これに対向してリニアスケール
６がバリフェライトを含む薄膜と共に設けられている。 この例では信号処理回路１０は磁気センサの背後にはな
く、可動子の上面部に設けられており、両者はケーブル
７により接続されている。図６は本発明の他の実施例で
あり、リニアモータの固定用ヨーク１５の側面にバリウ
ムフェライトを含む薄膜を形成することにより、リニア
モータ本体の一部をリニアスケール基体と兼用にした場
合である。この場合、磁気センサ１と信号処理回路１０
は可動子１３上に設けられている。図６ではリニアスケ
ール用の基体をモータ外部に設ける必要がないため、リ
ニアモータ全体を一層小型にすることができる。
エンコーダは、リニアスケール６と検出ヘッド２０から
構成されている。検出ヘッド２０はホール素子や磁気抵
抗素子などの磁気センサ１と必要な信号取り出し用端子
７からなり、必要に応じて７の部分にデジタル信号を得
るための信号処理回路を設ける場合もある。リニアスケ
ール６は金属やプラスチックまたはセラミックスからな
るスケール基体２の上に、エポキシ系樹脂とバリウムフ
ェライトを混合した後、これを用いて膜厚を１μｍから
５００μｍの範囲で形成した薄膜３を堆積することによ
り構成される。この薄膜にはリニア磁気エンコーダとし
て必要な出力信号の種類に応じて着磁が行われ、着磁ト
ラック４，５が形成される。トラック４はインクリメン
タルトラックでＮ極とＳ極が交互に５μｍから５ｍｍの
間の所定のピッチで着磁されている。トラック５はイン
デックストラックで、原点や信号検出開始点とする目的
で、ひとつのトラックに１個または複数個のＮ−Ｓ極対
が、あらかじめ指定された位置に設けられている。なお
必要に応じて、これらと平行に、第３のトラックである
アブソリュートトラックを設けることもある。インクリ
メンタルまたはインデックスの着磁ピッチは、リニア磁
気エンコーダの出力信号の位置決め分解能に対応して決
められる。バリウムフェライト磁性粉を含む薄膜３の保
磁力は４００Ｏｅから４０００Ｏｅの範囲内の或る所定
の値に制限される。これは、薄膜の保磁力が４００Ｏｅ
以下の場合には、着磁後のトラックでは外部からのノイ
ズ磁界により記録された着磁は容易に破壊されてしまい
、一方４０００Ｏｅを越える保磁力の場合には所定のピ
ッチで着磁することが不可能なためである。この関係を
図４に示す。 図２は図１を側方から示している。リニアスケール６は
磁気センサ１とは接触せず、常に一定の距離を保ちなが
ら検出ヘッドとは相対的に移動する様に設置される。こ
の方式によりヘッドとスケール間には機械的摩耗部分が
無いため長寿命となる。また、リニア磁気エンコーダで
は、磁界は油分、水分の多い雰囲気からの影響を受ける
ことないために信頼性の高い安定した信号出力が得られ
る。図２では、バリウムフェライトの配向については詳
細に示してはいない。しかし、バリウムフェライト磁性
粉は六角板状で、その面に垂直な方向が磁化容易軸であ
るため、この磁化容易軸をスケール基体の薄膜のある面
に垂直な方向と一致させることにより、磁界をスケール
表面からより遠くにまで飛ばせることができるため、こ
の様な配向が無い場合の薄膜に比べて空隙２１を増大さ
せることができる。図２ではリニアスケール６と磁気セ
ンサ１の信号取り出し用半田端子部８の接触を避けるた
めに、スケールの幅がセンサ素子１の長さよりも短くな
っているが、この逃げのためにはスケールのうち半田端
子部８と対向する部分に段差を設けることも可能である
。 図３は磁気センサ１の背後にアナログ出力をデジタル信
号へ変換するための信号処理回路を設けた実施例である
。信号処理回路収納部９の内部に回路基板１０を設け、
デジタル信号に変換した後の最終出力を接続用コネクタ
１２を介して外部へ取り出す構造となっている。図５は
リニアモータにリニア磁気エンコーダを取り付けた場合
の一実施例である。リニアガイド１７上にある可動子１
３には可動コイル１４が設けられており、一体となって
往復走行する。この時可動子１３の側面に磁気センサ１
が取り付けられており、これに対向してリニアスケール
６がバリフェライトを含む薄膜と共に設けられている。 この例では信号処理回路１０は磁気センサの背後にはな
く、可動子の上面部に設けられており、両者はケーブル
７により接続されている。図６は本発明の他の実施例で
あり、リニアモータの固定用ヨーク１５の側面にバリウ
ムフェライトを含む薄膜を形成することにより、リニア
モータ本体の一部をリニアスケール基体と兼用にした場
合である。この場合、磁気センサ１と信号処理回路１０
は可動子１３上に設けられている。図６ではリニアスケ
ール用の基体をモータ外部に設ける必要がないため、リ
ニアモータ全体を一層小型にすることができる。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、従来不十分であったリ
ニアエンコーダの信頼性が、磁気センサが油分、水分、
粉塵の影響を受けないために大幅に向上し、リニアエン
コーダの長寿命化が達成される。またリニア磁気エンコ
ーダを用いる場合、リニアスケールとリニアモータの可
動子または可動子の部分とを兼用する構造とすることが
できるためリニア磁気エンコーダおよびリニアモータの
大幅な小型化を達成できる。
ニアエンコーダの信頼性が、磁気センサが油分、水分、
粉塵の影響を受けないために大幅に向上し、リニアエン
コーダの長寿命化が達成される。またリニア磁気エンコ
ーダを用いる場合、リニアスケールとリニアモータの可
動子または可動子の部分とを兼用する構造とすることが
できるためリニア磁気エンコーダおよびリニアモータの
大幅な小型化を達成できる。
【図１】本発明に係るリニア磁気エンコーダを示す斜視
図である。
図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【図４】本発明に係る薄膜の保磁力と着磁ピッチの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明のリニア磁気エンコーダをリニアモータ
に取り付けた時の一実施例を示す図である。
に取り付けた時の一実施例を示す図である。
【図６】本発明のリニア磁気エンコーダをリニアモータ
に取り付けた時の一実施例を示す図である。
に取り付けた時の一実施例を示す図である。
１ 磁気センサ
２ スケール基体
３ 磁性薄膜
４ インクリメンタルトラック
５ インデックストラック
６ リニアスケール
７ ケーブル
８ 半田端子
９ 回路収納部
１０ 回路基体
１１ 回路部品
１２ 接続用コネクタ
１３ 可動子
１４ 可動子コイル
１５ ヨーク
１６ リニアスケール支持部
１７ リニアガイド
１８ 固定子磁石
１９ ベース
２０ 検出ヘッド
２１ 空隙
Claims (4)
- 【請求項１】 リニアスケール用のスケール基体と、
リニアスケール内の磁界を発生する媒体を具備したリニ
アモータの可動子位置検出に用いるリニア磁気エンコー
ダにおいて、前記リニアスケール内の磁界を発生する媒
体にバリウムフェライト磁性粉を含む薄膜を持つことを
特徴とするリニア磁気エンコーダ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のリニア磁気エンコー
ダにおいて、前記バリウムフェライト磁性粉の保磁力が
４００Ｏｅから４０００Ｏｅの範囲内にあるような磁性
粉を含んだ薄膜から成るリニアスケールを持つことを特
徴とするリニア磁気エンコーダ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の磁性粉をエ
ポキシ系樹脂と混合し、これを用いてスケール基体上に
薄膜状の磁気記録媒体を形成した後、これを所定のピッ
チで着磁を行ったリニア磁気スケールを構成部品として
有するリニア磁気エンコーダ。 - 【請求項４】 請求項１に記載のリニア磁気エンコー
ダにおいて、前記リニアスケール用のスケール基体をリ
ニアモータ本体の一部としたことを特徴とするリニア磁
気エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12723391A JPH04351914A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | リニア磁気エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12723391A JPH04351914A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | リニア磁気エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04351914A true JPH04351914A (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=14955022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12723391A Pending JPH04351914A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | リニア磁気エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04351914A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606256A (en) * | 1992-06-08 | 1997-02-25 | Nippon Thompson Co., Ltd. | Linear encoder and a guide unit on which it is equipped |
| JP2009171657A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Yamaha Motor Co Ltd | リニアモータ及び部品移載装置 |
| CN102472638A (zh) * | 2009-08-17 | 2012-05-23 | 伯斯有限公司 | 绝对位置感测 |
| WO2020129401A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ステアリング装置 |
| JP2024006069A (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-17 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | マルチセンサー位置計測システム |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP12723391A patent/JPH04351914A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606256A (en) * | 1992-06-08 | 1997-02-25 | Nippon Thompson Co., Ltd. | Linear encoder and a guide unit on which it is equipped |
| JP2009171657A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Yamaha Motor Co Ltd | リニアモータ及び部品移載装置 |
| CN102472638A (zh) * | 2009-08-17 | 2012-05-23 | 伯斯有限公司 | 绝对位置感测 |
| CN102472638B (zh) * | 2009-08-17 | 2015-01-21 | 伯斯有限公司 | 绝对位置感测装置 |
| WO2020129401A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ステアリング装置 |
| JP2020100214A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ステアリング装置 |
| JP2024006069A (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-17 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | マルチセンサー位置計測システム |
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