JPH07128566A - 移動量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】移動体上に設けられた磁気部材の加工，着磁，
組み立てが簡単であり、小型で低コストの移動量検出装
置を提供することを目的とする。 【構成】固定筒１に対して相対的に移動自在に設けられ
た回動筒２の移動量を検出する、移動量検出装置におい
て、予め定められた磁気パターンを着磁された後に上記
回動筒２に弾性変形して固着される、可撓性を有し表面
が平滑に形成された板状の磁気部材６と、上記固定筒１
上に、上記磁気部材６の磁気パターンに対向するよう予
め定められた間隙を有して保持され、上記回動筒２の移
動に併なった上記磁気部材６の移動を検出する磁気抵抗
素子９とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動量検出装置、詳し
くは、固定部材に対して相対的に移動自在に設けられた
移動部材の移動量を検出する移動量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体の位置あるいは速度を精密
かつ安定に検出する技術手段は種々提案されていて、た
とえば、移動体に設けられたピッチの細かい光学的パタ
ーンの変位を発光素子を有する光検出器で検出して該移
動体の位置あるいは速度を求める光学的検出手段が知ら
れている。

【０００３】また、特開平１−１４８０７８号公報に
は、移動体の形状に応じて所定のパターンを着磁した剛
性のある磁気部材を該移動体に固着し、該磁気パターン
の変位を固定体に設けたＭＲ素子で検知する、磁気的検
出機構が開示されている。このほかに磁気的検出機構に
よるものは、磁気誘導効果，ホール効果等を利用した磁
気感用素子で磁気パターンを検出する技術手段が種々提
案されている。

【０００４】一方、上記磁気パターンを有する磁気部材
の製造方法は以下に示す技術手段が知られている。

【０００５】第１の手段は、移動体表面に、鉄，コバル
ト，ニッケル等の強磁性体粉末をバインダー中に分散さ
せた磁性材料を直接コーティングし、着磁装置を用いて
所定の磁気パターンを着磁するものである。

【０００６】第２の手段としては、移動体における微小
磁気パターン設置部の形状に合わせて型成形あるいは機
械加工された金属マグネット材あるいはプラスチックマ
グネット材等に、着磁装置により所定の磁気パターンを
着磁して該磁気パターンを移動体における上記微小磁気
パターン設置部に固着していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術手段においては、数μｍ〜数１００μｍレベルの微小
ピッチの磁気パターンを構成する場合、該パターンを有
する磁気的検出機構の製造は非常に手間のかかるものと
なる。すなわち、移動体に磁性材料を直接コーティング
する場合には、該移動体のコーティング面は磁気パター
ンの微小ピッチと同等の表面精度（円筒面の場合は真円
度，同軸度，表面あらさなど）を必要とする。また、上
記コーティングを行うために移動体を治具に取り付ける
際には、該取り付け基準面に対しても同等の精度が必要
となる。

【０００８】さらに、上記コーティング面も、膜厚が数
μｍの膜を数層にわたって重ねる必要があり、装置が複
雑になる。また、上記コーティング面は移動体面上にお
いて突出した面で形成されなければならず、移動体の形
状および大きさの自由度を制限している。

【０００９】さらに、磁性材料をコーティングした後
も、着磁面を数μｍ研磨して微小磁気パターンを着磁す
る際、着磁ヘッドと着磁面との間隔を高精度に制御して
保つ必要がある。

【００１０】また、上述したように、金属マグネット材
およびプラスチックマグネット材を磁気部材として用い
る場合も、磁気部材の着磁面および移動体への取り付け
面はコーティングの場合と同様に着磁ピッチに応じた加
工精度を必要とする。さらに、たとえば、型成形で作っ
た場合においては高精度に該型を製造する必要があり、
該型の製造に非常に手間がかかったり、場合によっては
型を製造できない場合もある。さらに、これらの磁気部
材は、加工精度を保つ必要性から薄く（厚さ１ｍｍ以下
になると非常に難しい）作ることが困難であり、結果と
して位置検出機構として大きなものとなっていた。

【００１１】これに加えて、上記２つの方法とも移動体
の形状に応じて、高精度の加工治具や、着磁の治具を必
要としコストの増大を招いていた。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、移動体上に設けられた磁気部材の加工，着
磁，組み立てが簡単であり、小型で低コストの移動量検
出装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による移動量検出装置は、固定部材に対して
相対的に移動自在に設けられた移動部材の移動量を検出
する、移動量検出装置において、予め定められた磁気パ
ターンを着磁された後に上記移動部材に弾性変形して固
着される、可撓性を有し表面が平滑に形成された板状の
磁気部材と、上記固定部材上に、上記磁気部材の磁気パ
ターンに対向するよう予め定められた間隙を有して保持
され、上記移動部材の移動に併なった上記磁気部材の移
動を検出する磁気検出素子とを具備する。

【００１４】

【作用】本発明による移動量検出装置は、磁気部材が予
め定められた磁気パターンを着磁された後に移動部材に
弾性変形して固着される。また、磁気検出素子が固定部
材上に、上記磁気部材の磁気パターンに対向するよう予
め定められた間隙を有して保持され、上記移動部材の移
動に併なった上記磁気部材の移動を検出する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１６】図１は、本発明の第１実施例を示す移動量
検出装置の外観斜視図である。また、図２は、上記移動
量検出装置の要部を詳細に示した断面図である。

【００１７】図に示すように、この移動量検出装置は、
光軸０を中心にもつ固定筒１の外周には、回動筒２が該
光軸０を中心に回動可能に嵌合されている。この回動筒
２は、押元３により光軸０方向には不動に保持されてい
る。

【００１８】上記回動筒２の外周部には円周方向に部分
ギヤー２ａが配設されており、該部分ギヤー２ａは図示
しない固定部に設けられた減速ギヤー列４を介して、モ
ータ５の出力軸に固着されたピニオンギヤー５ａに接続
されている。これにより、上記モータ５の回転で回動筒
２が回転するようになっている。

【００１９】また、上記回動筒２の外周には円周方向に
周溝２ｂが刻設されており、さらに、該周溝２ｂの所定
位置には突起２ｃが突設されている。

【００２０】一方、長手方向にＳ極部とＮ極部とが交互
に着磁されていると共に弾性を有する磁気材料からなる
板状の磁気部材６が、上記周溝２ｂに沿って固着されて
いる。上記磁気部材６の一端部には、上記突起２ｃに対
応する孔６ａが穿設されており、該磁気部材６は、該孔
６ａを突起２ｃに嵌合して周方向の位置が決められ、さ
らに、該磁気部材６の着磁面の裏面に接着剤７が塗布さ
れ、周溝２ｂに沿って貼着されている。上記磁気部材６
は周溝２ｂよりわずかに幅が狭く形成されている。これ
により、該磁気部材６の光軸方向の位置は精密に決ま
る。

【００２１】上記磁気部材６の着磁面に対向する位置に
は、ホルダ８に保持された磁気抵抗素子９が配置されて
いる。この磁気抵抗素子９と上記磁気部材６との間隔は
該磁気抵抗素子９に固着されたスペーサ１０によって決
められている。さらに、上記ホルダ８をネジ１１で固定
枠１と一体の外枠１２に固定することで、バネ部８ａに
より押圧力が上記磁気抵抗素子９と磁気部材６との間に
作用し、該間隔は常に一定に保たれている。

【００２２】上記磁気抵抗素子９と上記ホルダ８との間
には、フレキシブルプリント基板１３の一端部が挟設さ
れており、該フレキシブルプリント基板１３の端部に設
けられた電気端子１３ａ（図４参照）と上記磁気抵抗素
子９の電気端子とが接合している。上記フレキシブルプ
リント基板１３の他端は外部の所定回路に接続されてお
り、上記磁気抵抗素子９は、該フレキシブルプリント基
板１３を介して図示しない電源から電源電圧が供給され
るとともに、その出力信号を上記所定回路に伝送するよ
うになっている。

【００２３】上記磁気抵抗素子９には、上述したように
上記フレキシブルプリント基板１３を介して図示しない
電源が接続されており、上記磁気部材６の磁気パターン
に対応した電気信号を生成するとともに、外部の所定回
路に対して電気信号を出力するようになっている。

【００２４】図３は、上記磁気部材６と回動筒２との接
着状態を示す要部断面図である。

【００２５】図３（ａ）に示すように、磁気部材６の着
磁ピッチＰは通常４０μｍ〜２００μｍ程度に設定され
る。これに対して磁気抵抗素子９の素子面と磁気部材６
の着磁面とは、着磁ピッチの５０％程度の間隔ｘ（図２
参照）を保つと最も高い感度をもつようになる。さら
に、上記間隔の変動は、最適間隔（感度が最も高いとき
の間隔）の±２０％程度に保たれることが要求される。
これは、上記間隔が上述した変動範囲を越えて変動した
場合、上記磁気抵抗素子９は磁力線６ｂの方向の変化に
よってその抵抗値が変化するため、磁気パターンに対応
した正確な電気信号を出力できなくなる虞があることに
よる。

【００２６】ここで、着磁ピッチが２００μｍである場
合を考えると、上述した理由により上記間隔の変動は±
２０μｍ程度が要求されることになる。この精度を保つ
ためには上記スペーサ１０の寸法精度、表面精度を保つ
ことはもちろんであるが、磁気部材６の表面精度も高く
保つ必要がある。

【００２７】ところが、図３（ｂ）に示すように回動筒
２における磁気部材６の取り付け部の加工精度があまり
高くなく、さらに磁気部材６自体の剛性が低い場合を想
定すると、該磁気部材６がたわみ、間隔ｘが変動してし
まう。これにより、磁力線６ｂが乱れ、上述したように
磁気抵抗素子９から、磁気パターンに対応した正しい出
力が出力されなくなってしまう。

【００２８】この事情を鑑みると、上記磁気部材６の表
面粗さは数μｍ以下、厚さ方向の変化は数１０μｍ以下
に抑えることが望ましく、本実施例では、プラスチック
ベースのフィルムに磁性材料をコーティングした材料が
用いられている。なお、該磁気部材６の形状は、その剛
性を考えると回動筒２の表面あらさの２倍以上のベース
厚みを有する形状が望ましい（図３（ａ），（ｂ）参
照）。

【００２９】さらに詳述すると、本実施例において上記
磁気部材６は、０．１〜０．２ｍｍの厚さの塩化ビニー
ル，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等から
なるベース材にバリウムフェライト系の磁性材料をコー
ティングして構成されている。これにより、該磁気部材
６は、剛性および保持力が高い点で優れている。

【００３０】なお、着磁強度を高くするために、上記材
質の代わりに金属のマグネット材料の薄板、たとえばＳ
ＰＩＮＥＸ（ヤマハ株式会社の商標）等のＦｅ−Ｃｒ−
Ｃｏ系合金を用いてもよい。このような剛性を有する磁
気部材を両面粘着テープで回動筒２に固着した場合も、
磁気部材の着磁面がうねることがなく、確実な磁気パタ
ーンの信号出力が得られる。

【００３１】磁気部材は表面の平滑性があり可撓性があ
るので、事前の高精度な磁気パターンの着磁は磁気テー
プ着磁装置あるいは磁気カード着磁装置などを用いて簡
単に行うことが可能である。着磁後に所定の形状にプレ
ス装置によって切断すれば精度の高い磁気部材を効率的
に製造することができる。また、磁気部材の位置決め孔
もプレス装置によって穿設すれば高い精度を保つことが
できる。さらに、磁気部材の貼着面に接着剤を事前に塗
布し、裏紙を貼っておけば、移動部材への貼着作業は極
めて行いやすくなる。

【００３２】本実施例では、上記スペーサ１０は低摩擦
で耐摩耗性のある樹脂シートを用いている。該樹脂シー
トは非磁性であり磁気パターンの磁気出力を乱すことも
なく、また絶縁体なので磁気抵抗素子の結線部を短絡さ
せる恐れがない。具体的な材質としては、ポリイミド，
ポリエステル，塩化ビニール等のテープを使用してい
る。

【００３３】さらに、上記スペーサ１０として、非磁性
の金属材料であるリン青銅板，アルミニウム板等に絶縁
性のコーティングを施したものを用いてもよい。また、
磁気部材との接触面には、たとえばフッ素樹脂，テフロ
ン（デュポン社登録商標），二硫化モリブデン等の乾燥
潤滑剤、あるいはグリス，油をコーティングして摩擦力
を低減することもできる。

【００３４】図４は、本第１実施例における上記磁気抵
抗素子９を詳細に示した斜視図である。

【００３５】この磁気抵抗素子９は、本実施例ではセラ
ミック基板９ｄにおけるスペーサ１０との貼着面側に４
つの磁気抵抗体９ａが形成されている。この磁気抵抗体
９ａにはそれぞれ所定の結線９ｂが接続され、スルーホ
ール９ｃを通してセラミック基板９ｄにおけるフレキシ
ブルプリント基板１３との接続面側に素子端子が引き出
されている。さらに、該素子端子は、該フレキシブルプ
リント基板１３の端子１３ａと接続されている。なお、
本実施例では該磁気抵抗素子９の基板の材質としてセラ
ミックを採用したがこれに限ることなく、ガラス基板を
用いてもよい。またフレキシブルプリント基板１３との
接続を磁気抵抗素子９を形成した側の面で行ってもよ
い。

【００３６】図５は、本発明の第２実施例の移動量検出
装置を示す要部断面図である。

【００３７】この第２実施例は、上記第１実施例におい
て磁気抵抗素子９の素子面と磁気部材６の着磁面との間
隔を決定していたスペーサ１０を省略した実施例であ
る。

【００３８】図に示すように本実施例では、上記第１実
施例に比較して、磁性部材６が回動筒２の周溝２ｂの深
さよりわずかに厚く作られている。さらに、該回動筒２
の外周面と、該外周面よりわずかに突出した上記磁性部
材６の着磁面とに跨って、接着剤１６が塗布された低摩
擦テープ１５が貼着されており、これにより、該磁気部
材６が回動筒２に固着されている。

【００３９】上記低摩擦テープ１５表面には、上記磁気
抵抗素子９の素子面が直接当接している。すなわち、本
実施例では、上記磁気抵抗素子９の素子面と磁気部材６
の着磁面との間には上記低摩擦テープ１５のみが存在
し、上記第１実施例におけるスペーサ１０は省略されて
いる。

【００４０】上記低摩擦テープ１５の厚さは、磁気抵抗
素子９の素子面と磁気部材６の着磁面との間隔が最適に
なるように設定されている。これにより、該低摩擦テー
プ１５は、上記磁性部材６を固着保護するとともに上記
第１実施例におけるスペーサ１０と同様な役目を果たし
ている。なお、本実施例では、上記低摩擦テープ１５と
して、強度，耐摩耗性，低摩擦性の点で優れているポリ
イミドテープを使用している。

【００４１】そのほかの構成は上記第１実施例と同様で
あるので、ここでの説明は省略する。

【００４２】このように、本第２実施例では、上記第１
実施例におけるスペーサ１０が不要となるとともに、回
動筒２への磁気部材６の接着も不要となり、より簡単な
構成となる。

【００４３】図６は、本発明の第３実施例の移動量検出
装置を示す要部正面図である。

【００４４】この第３実施例は、上記磁気部材６をプラ
スチックベース１６ｂに磁性材料からなる磁性層１６ａ
をコーティングして構成した実施例である。

【００４５】該磁性部材６は磁性層１６ａ側を回動筒２
側にして接着剤等で固着している。さらに、上記プラス
チックベース１６ｂの表面には、上記磁気抵抗素子９が
当接しており、上記第２実施例と同様にスペーサ１０が
省略されている。

【００４６】なお、上記プラスチックベース１６ｂの厚
さは磁気抵抗素子９の素子面と磁性層１６ａとが適切な
間隔となるように設定してある。

【００４７】このような構成をなす本第３実施例による
と、上記第２実施例よりさらに簡単な構成とすることが
できる。

【００４８】図７は、本発明の第４実施例の移動量検出
装置を示す外観斜視図であり、また、図８は、該第４実
施例の要部を示す要部拡大断面図である。

【００４９】この第４実施例は、本発明を線形のカムで
駆動されるレンズ鏡筒の位置検出に適用した場合の実施
例である。

【００５０】図に示すように、本実施例のレンズ鏡筒は
公知の固定枠２１および該固定枠２１の内周に移動可能
に内設された移動枠２２を備えており、該固定枠２１の
外周面にはカム溝２１ａが形成されている。また、該カ
ム溝２１ａには、上記移動枠の外周面にローラビス２４
で固定されたローラ２３が係合しており、該カム溝２１
ａに沿って移動するようになっている。これにより、上
記移動枠２２を固定枠２１に対し所定方向に回転させる
と、同方向に回転しながら光軸方向に進退する。なお、
上記移動枠２２にはレンズ２０が固定されており、該レ
ンズ２０は光軸方向に進退する。

【００５１】上記移動枠２２の外周面には、上記固定枠
２１ａにおけるカム溝２１ａに沿った方向に溝（図示せ
ず）が設けられ、さらに、該溝に光軸方向にそう縞が並
んだ磁気パターンを有する帯状の磁気部材２６が接着固
定されている。

【００５２】一方、固定枠２１における、上記磁気部材
２６の着磁面に対向する位置には窓部２１ｂが穿設され
ている。さらに、該窓部２１ｂには、上記第１実施例と
同様なホルダ８に保持された磁気抵抗素子９がスペーサ
１０を介して上記磁気部材２６の着磁面に押圧されて保
持されている。

【００５３】このように構成された第４実施例は、上記
第１実施例と同様にして、固定枠２１に対して回転進退
される移動枠２２の位置を検出する。

【００５４】従来の技術手段では、このような回転進退
する移動枠の位置検出機構を行うことは著しく困難であ
ったが、本第４実施例によれば簡単に実現することがで
きる。

【００５５】なお、上記各実施例では、磁気部材の移動
検出素子として磁気検出素子を採用したが、他の電磁効
果による通常の磁気ヘッドやホール素子を用いてもよ
い。また、本発明は、回転移動体の位置検出のみに適用
されるものではなく、直進移動体に対しても有効である
ことはいうまでもない。

【００５６】このように、上記各実施例によると、平滑
性のある板状磁気部材には事前に磁気パターンを精密に
着磁でき、また、特別な着磁治具を用いなくても高精度
で確実に着磁できる。さらに、磁気部材は可撓性を有し
ているので移動体が曲面形状を呈していても簡単に取り
付けることが可能で、薄い板で構成できるためスペース
もとらない。

【００５７】また、磁気部材が破損した場合でも磁気部
材の変換はきわめて容易であり、着磁や組み立ての製造
がきわめて簡単で、低価格でスペースも小さく、かつ高
精度の位置検出が可能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、移
動体上に設けられた磁気部材の加工，着磁，組み立てが
簡単であり、小型で低コストの移動量検出装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す移動量検出装置の外
観斜視図である。

【図２】上記第１実施例の移動量検出装置の要部を詳細
に示した断面図である。

【図３】上記第１実施例の移動量検出装置における磁気
部材と回動筒との接着状態を示す要部断面図である。

【図４】上記第１実施例の移動量検出装置における磁気
抵抗素子を詳細に示した斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例の移動量検出装置を示す要
部断面図である。

【図６】本発明の第３実施例の移動量検出装置を示す要
部正面図である。

【図７】本発明の第４実施例の移動量検出装置を示す外
観斜視図である。

【図８】上記第４実施例の移動量検出装置の要部を示す
要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１…固定筒 ２…回動筒 ５…モータ ６…磁気部材 ７…接着剤 ８…ホルダ ９…磁気抵抗素子 １０…スペーサ １２…固定部 １３…フレキシブルプリント基板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】図に示すように、この移動量検出装置は、
光軸０を中心にもつ固定筒１の外周には、回動筒２が該
光軸０を中心に回動可能に嵌合されている。この回動筒
２は、押さえ３により光軸０方向には不動に保持されて
いる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】上記磁気抵抗素子９の電気素子は、フレキ
シブルプリント基板１３の端部に設けられた電気端子１
３ａ（図４参照）と半田、あるいは導電接着剤によって
接合されている。一方該フレキシブルプリント基板１３
は上記ホルダ８の所定位置に設置されて接着固定されて
おり、該磁気抵抗素子９はホルダ８の所定位置に固定さ
れている。上記フレキシブルプリント基板１３の他端は
外部の所定回路に接続されており、上記磁気抵抗素子９
は、該フレキシブルプリント基板１３を介して図示しな
い電源から電源電圧が供給されるとともに、その出力信
号を上記所定回路に伝送するようになっている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】さらに詳述すると、本実施例において上記
磁気部材６は、０．１〜０．２ｍｍの厚さの塩化ビニー
ル，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等から
なるベース材にバリウムフェライト系の磁性材料をコー
ティングして構成されている。これにより、該磁気部材
６は、剛性および保磁力が高い点で優れている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】上記移動枠２２の外周面には、上記固定枠
２１ａにおけるカム溝２１ａに沿った方向に溝（図示せ
ず）が設けられ、さらに、該溝に光軸方向に沿う縞状の
磁圧が並んだ磁気パターンを有する帯状の磁気部材２６
が接着固定されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定部材に対して相対的に移動自在に設け
   られた移動部材の移動量を検出する、移動量検出装置に
   おいて、 予め定められた磁気パターンを着磁された後に上記移動
   部材に弾性変形して固着される、可撓性を有し表面が平
   滑に形成された板状の磁気部材と、 上記固定部材上に、上記磁気部材の磁気パターンに対向
   するよう予め定められた間隙を有して保持され、上記移
   動部材の移動に併なった上記磁気部材の移動を検出する
   磁気検出素子と、 を具備したことを特徴とする移動量検出装置。